Litio en el norte y en las estrellas jóvenes que rotan rápido

El litio no solo es importante en la minería, si no que también en la astronomía. Este es uno de los pocos elementos químicos formados durante el Big Bang, junto con el hidrógeno y el helio. Por esto, el estudio de su abundancia en estrellas ayuda a comprender la evolución de éstas y los procesos que ocurren en su interior. En el caso de las estrellas jóvenes con masas similares al Sol, este elemento no se produce en su interior, por lo que se asume que su cantidad es la primordial. Es decir, tienen el mismo contenido de litio desde su formación, o incluso menos.

La abundancia de este elemento en este tipo de estrellas y su relación con la rotación fue estudiada por un equipo de siete astrónomos, liderado por Javier Arancibia, estudiante de doctorado en Astrofísica en la Universidad de Valparaíso, y miembro del grupo de investigadores del Núcleo Milenio de Formación Planetaria (NPF). La investigación fue publicada en la prestigiosa revista Astronomy & Astrophysics y en el estudio también participó Amelia Bayo, directora del NPF.

Esta investigación es parte del trabajo de doctorado de Arancibia, quien estudió estrellas un poco antes y un poco después de comenzar con reacciones nucleares en su centro —que es lo que finalmente las hace brillar—. Hay bibliografía que indica que las estrellas que giran más rápido tienden a tener más litio que las que giran más lento, considerando una misma masa, aunque no se sabe si esta relación aplica en todos los cúmulos y asociaciones estelares. Este comportamiento fue observado por primera vez en las Pleiades (edad ~120 Myr), y luego ha sido documentado en unos pocos cúmulos y asociaciones a edades más jóvenes.

“Es relevante estudiar si esta relación existe en otros cúmulos a distintas edades y ambientes, ya que esto nos ayudará a entender mejor la evolución de este proceso y su dependencia con las condiciones iniciales en que se formó el cúmulo. Así, podemos poner restricciones a los modelos que puedan explicar este comportamiento”, explica Arancibia. Su investigación se centró en la corriente estelar Pisces-Eridanus (Psc-Eri), que tiene una edad similar a la de las Pleiades, pero se formó en un ambiente totalmente distinto.

Otro aspecto que podría explicar el enriquecimiento de litio es que las estrellas “se traguen” o acreten planetas. De esta forma, aumenta el contenido de litio en sus superficies, lo que —por conservación de momento angular— aumenta también su velocidad de giro. Sin embargo, el científico explica que este escenario es poco probable, ya que se necesitaría que todas las estrellas que cumplen la relación litio-rotación hayan devorado uno o más planetas.

El principal resultado de la investigación fue hallar una relación análoga a la encontrada en las Pleiades previamente, es decir, que los rápidos rotadores presentan mayor contenido de Li que los rotadores más lentos. “Esto es importante primero porque es el primer estudio de este tipo realizado en esta región. Además, se añade otro conjunto estelar a esta acotada lista de cúmulos y asociaciones donde ha sido reportado este comportamiento, presentando mayor evidencia de que este comportamiento podría ser universal”, indica el estudiante de postgrado.

Lo segundo y fundamental, agrega, es que esta relación pareciera ser independiente de condiciones ambientales, ya que la corriente estelar PscEri se habría formado en un ambiente bastante diferente que el de las Pleiades.

Los resultados se obtuvieron tomando periodos de rotación publicados en la literatura y complementados con observaciones realizadas por el equipo de científicos en el Observatorio La Silla, ubicado en el norte de Chile, donde está instalado el espectrógrafo FEROS (The Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph). Desde estos últimos se obtuvo las abundancias de litio de las estrellas del cúmulo.

Trabajo a futuro

Arancibia indica que el siguiente paso es investigar si existe o no una conección entre las abundancias de litio en estrellas y la velocidad de giro para otros cúmulos no investigados a la fecha. “En particular, queremos estudiar esta relación para cúmulos más jóvenes que ~5Myr, que es la edad del cúmulo más joven donde se ha reportado esto, para tratar de entender cuándo comienza a producirse esta correlación”, finaliza el astrofísico.

La imagen que ilustra la nota muestra un Stellar streams en la Vía Láctea, descubierto en 2007.  Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)

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