Cúmulos globulares: ¿qué son, cuántos hay y dónde se encuentran?
Descubre qué son los cúmulos globulares, cuántos hay (150–158 en la Vía Láctea, hasta miles en otras galaxias) y dónde se ubican en halos y discos galácticos.
Un cúmulo globular es un grupo de estrellas de edad similar que suele orbitar el bulbo central de una galaxia. La gravedad mantiene los cúmulos unidos y les da su forma esférica. Hacia el centro de un cúmulo hay muchas estrellas en un espacio relativamente pequeño.
Los cúmulos globulares se encuentran en el halo de una galaxia y en su disco. Los del halo contienen muchas más estrellas y son mucho más antiguos que los cúmulos abiertos menos densos del disco. Los cúmulos globulares son bastante comunes: se conocen entre 150 y 158 cúmulos globulares en la Vía Láctea. Las galaxias grandes pueden tener más: Andrómeda puede tener hasta 500.
Algunas galaxias elípticas gigantes, especialmente las que se encuentran en el centro de cúmulos de galaxias, como M87, tienen hasta 13.000 cúmulos globulares. Estos cúmulos globulares orbitan alrededor de la galaxia hasta distancias enormes, 40 kiloparsecs (aproximadamente 131.000 años luz) o más.
Cada galaxia de suficiente masa en el Grupo Local tiene su grupo de cúmulos globulares, y casi todas las galaxias grandes estudiadas tienen un sistema de cúmulos globulares. Las galaxias enanas de Sagitario y Canis Major parecen estar en proceso de donar sus cúmulos globulares asociados (como Palomar 12) a la Vía Láctea. Esto demuestra que muchos de los cúmulos globulares de esta galaxia podrían haber sido adquiridos en el pasado.
Características principales
- Tamaño y población estelar: Un cúmulo globular típico contiene desde decenas de miles hasta varios millones de estrellas. Su masa varía ampliamente, pero suelen ser objetos muy masivos y compactos comparados con cúmulos abiertos.
- Edad: La mayoría son muy antiguos: 10–13 mil millones de años, lo que los convierte en fósiles de las etapas tempranas de formación de galaxias.
- Metalicidad: Presentan baja metalicidad (pocas cantidades de elementos más pesados que el helio), lo que indica que se formaron cuando el universo tenía menos elementos pesados. Por eso sus estrellas suelen pertenecer a la población II.
- Distribución interna: Tienen un núcleo denso con una alta densidad estelar y una envoltura más extendida, y a menudo muestran fenómenos como colapso de núcleo, estrellas azules rezagadas (blue stragglers) y variables RR Lyrae.
- Dinámica: La gravedad mantiene unido al cúmulo; las interacciones estelares cercanas son comunes y favorecen la formación de binarias compactas, fuentes de rayos X y, en algunos casos, la acumulación de objetos compactos en el centro.
¿Cuántos hay y dónde se encuentran?
El número de cúmulos globulares por galaxia depende de la masa y de la historia evolutiva de la galaxia. Como se menciona arriba, la Vía Láctea alberga entre 150 y 158 cúmulos conocidos, Andrómeda puede tener hasta ~500, y galaxias elípticas gigantes en cúmulos de galaxias (por ejemplo, M87) pueden contener miles o decenas de miles (hasta ~13.000 o más).
Se localizan principalmente en el halo galáctico, en órbitas que pueden alcanzar decenas de kiloparsecs desde el centro galáctico (1 kiloparsec ≈ 3.262 años luz). Algunos también se encuentran en el bulbo o en el disco, pero los cúmulos del halo son los más numerosos y más antiguos.
Además, la interacción y fusión entre galaxias puede transferir cúmulos de una galaxia a otra; ejemplos como las galaxias enanas que aportan cúmulos a la Vía Láctea muestran que parte del sistema de cúmulos de una galaxia puede ser de origen externo.
Origen y evolución
El origen exacto de los cúmulos globulares sigue siendo objeto de estudio, pero las ideas principales son:
- Se formaron en las primeras etapas de formación de las galaxias, en regiones de gas muy denso, explicando por qué son tan antiguos.
- Algunos cúmulos se formaron in situ (dentro de la galaxia anfitriona), mientras que otros pudieron ser capturados cuando la galaxia engulló a galaxias satélite menores.
- A lo largo del tiempo sufren efectos de pérdida de masa por evaporación estelar, interacciones con el potencial galáctico y choques con el disco galáctico; los más compactos y masivos sobreviven más tiempo.
Importancia para la astronomía
- Datación del universo local: Sus edades brindan límites inferiores para la edad de la Vía Láctea y del universo observable.
- Estudio de la química estelar: Sus composiciones (metalicidades) informan sobre la nucleosíntesis temprana y la historia de formación estelar.
- Dinámica galáctica: Las órbitas y distribución de los cúmulos ayudan a trazar la masa visible y la materia oscura en las galaxias.
- Laboratorios naturales: Por su alta densidad, permiten estudiar interacciones estelares, formación de binarias compactas y la posible existencia de agujeros negros intermedios en sus centros.
Cómo observar cúmulos globulares
Muchos cúmulos globulares son visibles con telescopios aficionados y algunos incluso a simple vista desde lugares oscuros. Ejemplos notorios son Omega Centauri y 47 Tucanae en el hemisferio sur, y M13 en Hércules desde el hemisferio norte.
Para estudiar sus estrellas individuales y su estructura interna se usan telescopios profesionales como el Hubble o grandes telescopios terrestres equipados con óptica adaptativa, que permiten resolver estrellas en núcleos densos y medir propiedades estelares y cinemáticas.
Ejemplos famosos
- M13 (Cúmulo de Hércules) — visible con binoculares desde cielos oscuros.
- Omega Centauri (NGC 5139) — el cúmulo globular más brillante en el cielo, con millones de estrellas; algunos piensan que podría ser el remanente de una galaxia enana.
- 47 Tucanae (NGC 104) — muy brillante y denso, famoso por sus variables y fuentes de rayos X.
Resumen: Los cúmulos globulares son estructuras esféricas muy antiguas y densas compuestas por decenas de miles a millones de estrellas. Se encuentran principalmente en el halo de las galaxias, proporcionan claves sobre la historia de formación galáctica y son objetos valiosos para estudiar tanto la evolución estelar como la dinámica de sistemas ligados por la gravedad.
El cúmulo globular Messier 80, situado en la constelación de Escorpio, se encuentra a unos 28.000 años luz del Sol. Tiene varios cientos de miles de estrellas.
Historial de observaciones
| Primeros descubrimientos de cúmulos globulares | ||
| Nombre del clúster | Descubierto por | Año |
| M22 | Abraham Ihle | 1665 |
| 1677 | ||
| M5 | Gottfried Kirch | 1702 |
| M13 | Edmond Halley | 1714 |
| M71 | Philippe Loys de Chéseaux | 1745 |
| M4 | Philippe Loys de Chéseaux | 1746 |
| M15 | Jean-Dominique Maraldi | 1746 |
| M2 | Jean-Dominique Maraldi | 1746 |
El primer cúmulo globular descubierto fue M22 en 1665, pero las estrellas individuales de un cúmulo globular no se vieron hasta que Charles Messier observó M4. En la tabla se muestran los ocho primeros cúmulos globulares descubiertos. La M antes de un número se refiere al catálogo de Charles Messier, mientras que NGC es del Nuevo Catálogo General.
En 1782, William Herschel inició un programa de prospección con telescopios de mayor tamaño y pudo resolver las estrellas de los 33 cúmulos globulares conocidos. Además, encontró 37 cúmulos adicionales. En el catálogo de Herschel de 1789 de objetos del cielo profundo, su segundo, fue el primero en utilizar el nombre de cúmulo globular como descripción de los mismos.
El número de cúmulos globulares descubiertos siguió aumentando, llegando a 83 en 1915, 93 en 1930 y 97 en 1947. En la actualidad se han descubierto un total de 152 cúmulos globulares en la VíaLáctea, de un total estimado de 180 ± 20. Se cree que estos cúmulos globulares adicionales no descubiertos están ocultos tras el gas y el polvo de la Vía Láctea.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un cúmulo globular?
R: Un cúmulo globular es un grupo de estrellas de edad similar que orbita alrededor del bulbo central de una galaxia.
P: ¿Qué mantiene unidos a los cúmulos globulares?
R: La gravedad mantiene unidos a los cúmulos globulares.
P: ¿Por qué los cúmulos globulares tienen forma esférica?
R: La gravedad confiere a los cúmulos globulares su forma esférica.
P: ¿En qué parte de la galaxia se forman los cúmulos globulares?
R: Los cúmulos globulares se producen en el halo de una galaxia y en su disco.
P: ¿Cuántos cúmulos globulares conocidos hay en la Vía Láctea?
R: Se conocen entre 150 y 158 cúmulos globulares en la Vía Láctea.
P: ¿Todas las grandes galaxias tienen un sistema de cúmulos globulares?
R: Sí, casi todas las grandes galaxias estudiadas tienen un sistema de cúmulos globulares.
P: ¿Cuál es la relación de las galaxias enanas de Sagitario y Canis Major con los cúmulos globulares de la Vía Láctea?
R: Las galaxias enanas de Sagitario y Canis Major parecen estar en proceso de donación de sus cúmulos globulares asociados (como Palomar 12) a la Vía Láctea.
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