¿A dónde fueron los hermanos del sol? » Cienciahoy

Es un hecho ampliamente aceptado que las estrellas se crean en cúmulos. Mientras intentamos averiguar adónde han ido los hermanos del Sol, hemos encontrado un posible candidato…

Las personas que crecieron con hermanos probablemente se relacionarán con el hecho de que solo hay una persona con la que comparten un vínculo emocional tan fuerte y único. En los muchos casos de rivalidad entre hermanos, celos, afecto y confianza, llega un punto en el que nos preguntamos qué haríamos sin ellos. Forman parte integral de nuestras vidas, desde la niñez hasta la edad adulta.

Si bien muchos de nosotros hemos tenido nuestros momentos con hermanos, hay una entidad particular que fue separada de sus hermanos hace mucho tiempo: nuestro propio Sol.

El nacimiento de nuestro sol

Esta es una imagen de NGC 3324, una región de formación de estrellas, tomada con el Wide Field Imager en el Observatorio La Silla. Hay suficientes estrellas en esto para que se le denomine un cúmulo abierto. (Crédito de la foto: ESO/Creative Commons)

Para proporcionar algo de contexto aquí, el Sol no nació solo. En el mundo astronómico, es un hecho ampliamente aceptado que es más probable que las estrellas se creen en cúmulos. La formación estelar ocurre cuando una acumulación de gas y polvo, abundante en hidrógeno molecular, colapsa debido a la gravedad. Esto toma mucho tiempo (millones de años), y normalmente hay múltiples centros donde ocurre este colapso. Por lo general, las nubes gaseosas en las que nacen las estrellas se denominan viveros estelares. Las guarderías estelares pueden estar en el medio interestelar (ISM) y pueden ser nubes moleculares gigantes (GMC).

La existencia de un sistema planetario nos dice que el Sol no se formó en un cúmulo denso. Una estrella que pasa a una distancia de 100 Unidades Astronómicas de una estrella recién nacida podría destruir sin esfuerzo el material de polvo y gas a su alrededor, evitando cualquier formación planetaria. Sin embargo, también es difícil determinar los detalles sobre el tipo de cúmulo en el que nació el Sol. Tampoco está muy claro si el cúmulo de nacimiento del Sol se ha disuelto por completo… ¡o si todavía existe!

La interpretación de un artista de una estrella bebé recién formada, rodeada de partículas de polvo y gas que eventualmente formarían planetas. Cuando se forman en cúmulos, es probable que una estrella vecina pueda despojar a la nueva estrella del material de gas y polvo que la rodea. (Crédito de la foto: ESO/Creative Commons)

Si el cúmulo de nacimiento del Sol se ha disuelto, los estudios de simulación han demostrado que sus antiguos miembros podrían encontrarse dentro de los 100 parsecs del Sol. Si el cúmulo de nacimiento del Sol aún existiera, M67 ha sido considerado como el lugar de nacimiento potencial del Sol, debido a las composiciones elementales similares de las estrellas en el cúmulo M67 y el Sol.

Esta es una imagen del cúmulo estelar M67, considerado el probable cúmulo de nacimiento del Sol. (Crédito de la foto: Jim Mazur/Creative Commons)

Sin embargo, aún no está claro si el Sol y M67 se originaron en el mismo punto de la Vía Láctea y si el Sol escapó de ese cúmulo de M67 en algún momento en el tiempo. Los estudios también indican que el Sol y el cúmulo estelar M67 pueden no haberse originado en el mismo GMC.

Sobre los hermanos solares

Ahora llegaremos a lo que califica como un hermano solar. Como se mencionó, las estrellas nacidas con el Sol en la misma nube de gas se llamarían hermanos solares. Los hermanos solares son diferentes de los ‘gemelos solares’, que se refieren a estrellas que tienen espectros muy similares al del Sol, sin considerar el origen de la estrella. Los hermanos solares deberían tener una edad y una composición química comparables a las del Sol, ya que se habrían formado aproximadamente al mismo tiempo y en la misma nube de gas. Sin embargo, no se espera que propiedades como la masa, la luminosidad y la temperatura sean idénticas.

Maneras de encontrar hermanos solares

La búsqueda de hermanos solares consiste principalmente en dos métodos. El primer método es simular la órbita del Sol y los posibles candidatos a hermanos solares hacia atrás en el tiempo. Este consiste en utilizar el vector de velocidad de la estrella, el potencial galáctico (para dar cuenta de la influencia gravitacional de la galaxia) y las ecuaciones de movimiento para obtener la trayectoria previa de la estrella. Esto se puede utilizar para determinar el lugar de nacimiento de la estrella. Aquí, el vector de velocidad consiste en la velocidad del movimiento de la estrella y su dirección de movimiento a través de la galaxia.

Otro método que se puede usar para determinar los hermanos solares se llama etiquetado químico. En este, las composiciones químicas de las estrellas se comparan utilizando metodologías espectroscópicas. Al observar el espectro de las estrellas, es posible encontrar los elementos presentes en ellas. Al comparar los espectros del Sol y las posibles estrellas candidatas, podemos determinar la posibilidad de que nazcan en el mismo entorno.

Este es el espectro de absorción del Sol y los elementos Hidrógeno, Helio, Sodio, Calcio y Hierro. Al estudiar y comparar los espectros de las estrellas y los elementos, es posible determinar los elementos presentes en las estrellas. (Crédito de la foto: Teresa González/Creative Commons)

Se han realizado varios estudios de observación para ayudarnos a determinar tanto los movimientos de las estrellas en la galaxia como la composición química de esas estrellas. El Experimento de Evolución Galáctica del Observatorio Apache Point (APOGEE), uno de los programas del Sloan Digital Sky Survey, ha realizado un análisis espectroscópico y de composición química de la mayoría de las estrellas de la Vía Láctea y se ha utilizado para descubrir posibles hermanos solares. Otros estudios espectroscópicos incluyen Arqueología Galáctica con HERMES (GALAH) y Buscador de Planetas de Velocidad Radial de Alta Precisión (HARPS).

Esta es una imagen del espectrógrafo HARPS, con toda su instrumentación de alta precisión visible. Usando este espectrógrafo, es posible obtener espectros de estrellas de alta resolución. (Crédito de la foto: ESO/Creative Commons)

Cuando se trata de encontrar órbitas estelares y astrometría, se han utilizado estudios y satélites como Hipparcos, Gaia y el Estudio de Ginebra-Copenhague (GCS). Usando esto, se pueden determinar las trayectorias pasadas de las estrellas y la ubicación donde se formaron.

Dificultades para encontrar hermanos solares

Si bien estos dos métodos son las técnicas que se utilizan actualmente, todavía hay incertidumbres en los estudios. Por ejemplo, el etiquetado químico supone que la nube de gas en la que nacieron las estrellas tenía una distribución uniforme de elementos. También supone que cada grupo de nacimiento tiene una composición química única que los hace distinguibles.

Sin embargo, esto puede no ser necesariamente el caso en la realidad. Además, existen diferencias sistemáticas incluso en las composiciones entre estrellas subgigantes y de secuencia principal dentro de un cúmulo. Sin embargo, los estudios han demostrado que varios cúmulos abiertos son generalmente homogéneos. Es importante considerar la evolución de la composición química de las estrellas a lo largo del tiempo. También es posible dar cuenta de estrellas de una etapa evolutiva particular y realizar los estudios necesarios.

Un problema con el modelado de trayectorias estelares pasadas es que es muy difícil obtener con precisión los movimientos de las estrellas. Además, la posición del Sol en la galaxia no se conoce con precisión, lo que hará que la posición de nacimiento del Sol sea inexacta. Podemos corregir esto tomando en cuenta solo las posiciones relativas del Sol y las estrellas. Sin embargo, también existe la posibilidad de pequeños cambios en las trayectorias del Sol y otras estrellas a medida que pasan cerca de cúmulos y nubes moleculares con el tiempo. Modelar tal incertidumbre puede ser bastante difícil.

Para una determinación precisa de los posibles candidatos a hermanos solares, un enfoque combinado que consiste en etiquetado químico y simulaciones de órbitas proporcionará las condiciones para ayudarnos a encontrarlos. Una confirmación para tales candidatos consiste en obtener medidas espectroscópicas de mayor resolución para encontrar la abundancia de elementos más raros, como el plomo y el bismuto, y determinar una estimación precisa de sus edades.

Los hermanos candidatos

Este es un mapa estelar de la constelación de Hércules con HD 162826, una estrella con muchas probabilidades de ser una hermana solar, marcada con un círculo rojo en el medio. (Crédito de la foto: Tomruen/Creative Commons)

Entonces, ¿cuántos hermanos solares se han encontrado? Hasta ahora, solo una estrella ha satisfecho las condiciones químicas y dinámicas anteriores. La estrella se denomina HD 162826 y se encuentra a unos 110 años luz de la Tierra en la constelación de Hércules. Ha habido varios candidatos potenciales de este tipo, especialmente HD 186302, encontrado en la constelación de Pavo. Sin embargo, un artículo de 2019 encontró que era poco probable que se hubiera formado con el Sol en la misma nube de gas. Otros ex-candidatos como HD 147443 y HD 196676, aunque indican un punto de origen consistente con el de un hermano solar, tienen una composición química diferente a la del Sol.

Sin embargo, el estudio de 2019 proporcionó una lista de 4 candidatos hermanos solares primarios y 13 secundarios. Estos aún deben satisfacer las condiciones de tener distribuciones químicas similares a las del Sol.

Averiguar acerca de los hermanos solares nos ayudará a establecer una imagen más clara de la historia del origen de nuestro Sol. A pesar de ser la estrella más estudiada del Universo, la naturaleza y el entorno en el que nació el Sol aún no se conocen bien. Determinar eso nos permitiría descubrir más sobre la formación estelar y la historia de formación estelar en la galaxia de la Vía Láctea. ¡También nos dará una idea sobre las condiciones iniciales requeridas para la formación de planetas y las cualidades para que alberguen vida!

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