Una galaxia puede contener cientos de miles de millones de estrellas, pero observarlas como puntos aislados no siempre permite reconstruir cómo llegaron hasta allí. Para seguir el nacimiento estelar, los astrónomos necesitan encontrar a las estrellas que todavía conservan una parte de su historia compartida: aquellas que surgieron juntas dentro de la misma nube de gas y continúan agrupadas después de su formación.
Una colaboración internacional de aproximadamente un centenar de especialistas ha elaborado el mayor catálogo de cúmulos estelares y asociaciones compactas creado hasta ahora. El proyecto reúne cerca de 100.000 objetos distribuidos por 38 galaxias espirales, con información sobre su posición, brillo, morfología y, en la versión más reciente, propiedades físicas como la edad, la masa y el enrojecimiento producido por el polvo.
En el trabajo participa Aída Hortensia Nava Bencheikh, investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM en Ensenada. Según explica la institución mexicana, el objetivo final es ampliar el estudio hasta alrededor de 200.000 cúmulos en unas 100 galaxias cercanas, construyendo una muestra suficientemente grande como para averiguar qué condiciones favorecen (o impiden) la formación de estos grupos.
Cada cúmulo funciona como una fotografía de una etapa distinta de la vida estelar
Los cúmulos están formados por estrellas nacidas aproximadamente al mismo tiempo y a partir de una misma nube molecular. Algunas de estas agrupaciones permanecen unidas gravitacionalmente durante miles de millones de años; otras se dispersan con rapidez y terminan incorporando sus estrellas al disco de la galaxia.
Esa variedad es precisamente lo que las convierte en una herramienta científica excepcional. Al compartir origen, distancia y composición inicial, las diferencias entre sus estrellas pueden relacionarse principalmente con su masa y su evolución. Analizar muchos cúmulos de edades distintas permite ordenar escenas separadas y reconstruir una especie de película sobre el nacimiento y envejecimiento estelar.
El catálogo PHANGS-HST incluye desde agrupaciones extremadamente jóvenes hasta antiguos cúmulos globulares. Los científicos identificaron tres grandes concentraciones en los diagramas de color: cúmulos jóvenes, poblaciones de edad intermedia y agrupaciones antiguas que sobrevivieron durante buena parte de la historia de sus galaxias.
Pero el mapa no indica solamente cuánto tiempo llevan existiendo. También permite comprobar dónde nacieron: en los brazos espirales, cerca del centro galáctico, dentro de barras estelares o junto a enormes concentraciones de gas. La intención es descubrir si un mismo tipo de nube produce resultados diferentes dependiendo del barrio galáctico en el que se encuentre.
Hubble ve las estrellas que ya emergieron; James Webb encuentra las que continúan escondidas
El Hubble observó los discos de las 38 galaxias en cinco bandas que abarcan desde el ultravioleta cercano hasta la luz visible. Su resolución permite separar cúmulos compactos que, desde la Tierra, se confundirían con simples puntos luminosos. La muestra incluye galaxias situadas aproximadamente entre 4 y 23 megapársecs, equivalentes a unos 13 y 75 millones de años luz.
Para clasificar una cantidad tan enorme de candidatos, el equipo combinó inspecciones humanas con redes neuronales. Cerca de 20.000 agrupaciones fueron revisadas y clasificadas directamente por especialistas, mientras que modelos de aprendizaje automático extendieron el análisis hasta aproximadamente 100.000 fuentes. Esa diferencia es importante: el catálogo incluye cúmulos bien definidos, pero también asociaciones compactas que quizá terminen dispersándose.
James Webb añade una pieza que Hubble no puede observar con la misma facilidad. Sus cámaras infrarrojas atraviesan parte del polvo que cubre a los cúmulos más jóvenes, aquellos que todavía permanecen dentro de las nubes donde nacieron. El programa PHANGS-JWST ya ha observado 19 de las 38 galaxias con cobertura previa de Hubble, ALMA y el instrumento MUSE del VLT.
ALMA, por su parte, cartografía el gas molecular frío que servirá para fabricar nuevas estrellas. MUSE estudia el gas ionizado y su composición. Al superponer las cuatro miradas, los astrónomos pueden seguir la secuencia completa: la nube antes del nacimiento, las estrellas ocultas dentro del polvo, el cúmulo recién expuesto y su posterior dispersión.
El mapa permitirá averiguar por qué algunas nubes crean cúmulos duraderos y otras fracasan
La formación estelar no es un proceso limpio ni completamente eficiente. Solo una parte del gas de una nube acaba convertida en estrellas. Poco después, la radiación, los vientos y las explosiones de las estrellas más masivas expulsan el material restante, pudiendo deshacer la agrupación antes de que alcance un equilibrio estable.
Una de las preguntas centrales de PHANGS consiste en determinar qué separa a un cúmulo destinado a sobrevivir de una asociación que desaparecerá en pocos millones de años. La masa de la nube, su densidad, la velocidad con la que forma estrellas y su posición dentro de la galaxia pueden cambiar el resultado.
El nuevo catálogo permite comparar esos factores de manera uniforme entre decenas de galaxias, en lugar de estudiar unos pocos cúmulos llamativos de forma aislada. Sus mapas y modelos también se almacenan en archivos públicos, de modo que otros investigadores y estudiantes pueden utilizarlos para desarrollar estudios que el equipo original quizá nunca había imaginado.
La cifra de 100.000 objetos impresiona, pero su verdadero valor no está en acumular puntos luminosos. Está en unir cada cúmulo con la nube que pudo crearlo, el entorno que condicionó su evolución y las estrellas que terminará liberando. Es, en el fondo, un intento de contemplar 38 galaxias no como fotografías terminadas, sino como fábricas que llevan miles de millones de años desmontándose y volviendo a construirse.
