Los colores en los espectros muestran buzones, cuyo tamaño revela la cantidad de estos elementos en la atmósfera de una estrella. El cuerpo humano de la izquierda utiliza la misma codificación de colores para evocar el importante papel que desempeñan estos elementos en diferentes partes de nuestro cuerpo, desde el oxígeno en los pulmones hasta el fósforo en los huesos (aunque en realidad todos los elementos se encuentran en todo el cuerpo).
En el fondo hay una impresión artística de la Galaxia, con puntos cian para mostrar las mediciones de APOGEE de la abundancia de oxígeno en diferentes estrellas; los puntos más brillantes indican una mayor abundancia de oxígeno.
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Crédito de la imagen: Dana Berry/SkyWorks Digital Inc.; SDSS collaboration
Decir que «somos polvo de estrellas» puede ser un cliché, pero es un hecho innegable que la mayoría de los elementos esenciales para la vida se fabrican en las estrellas.
«Por primera vez, podemos estudiar la distribución de los elementos en toda nuestra Galaxia», dice Sten Hasselquist, de la Universidad Estatal de Nuevo México. «Los elementos que medimos incluyen los átomos que componen el 97% de la masa del cuerpo humano»
Los nuevos resultados proceden de un catálogo de más de 150.000 estrellas; para cada estrella, incluye la cantidad de cada uno de casi dos docenas de elementos químicos. El nuevo catálogo incluye todos los llamados «elementos CHNOPS» -carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre-, conocidos por ser los componentes básicos de toda la vida en la Tierra. Es la primera vez que se realizan mediciones de todos los elementos CHNOPS para un número tan grande de estrellas.
¿Cómo sabemos qué cantidad de cada elemento contiene una estrella? Por supuesto, los astrónomos no pueden visitar las estrellas para tomar una muestra de lo que están hechas, así que en su lugar utilizan una técnica llamada espectroscopia para hacer estas mediciones. Esta técnica divide la luz -en este caso, la luz de las estrellas lejanas- en detallados arcoíris (llamados espectros). Podemos calcular la cantidad de cada elemento que contiene una estrella midiendo las profundidades de las manchas oscuras y brillantes en los espectros causadas por los diferentes elementos.
Los astrónomos del Sloan Digital Sky Survey han realizado estas observaciones utilizando el espectrógrafo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) en el Telescopio de la Fundación Sloan de 2,5 metros en el Observatorio de Apache Point en Nuevo México. Este instrumento recoge la luz en la parte del infrarrojo cercano del espectro electromagnético y la dispersa, como un prisma, para revelar las firmas de los diferentes elementos en las atmósferas de las estrellas. Una parte de las casi 200.000 estrellas estudiadas por APOGEE se solapa con la muestra de estrellas a las que apunta la misión Kepler de la NASA, diseñada para encontrar planetas potencialmente similares a la Tierra. El trabajo presentado hoy se centra en noventa estrellas Kepler que muestran evidencias de albergar planetas rocosos, y que también han sido estudiadas por APOGEE.
Sten Hasselquist
«Por primera vez, podemos estudiar la distribución de los elementos en nuestra Galaxia. Los elementos que medimos incluyen los átomos que componen el 97% de la masa del cuerpo humano»
Aunque el Sloan Digital Sky Survey puede ser más conocido por sus hermosas imágenes públicas del cielo, desde 2008 ha sido enteramente un estudio espectroscópico. Las mediciones actuales de la química estelar utilizan un espectrógrafo que detecta la luz infrarroja: el espectrógrafo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment), montado en el telescopio de 2,5 metros de la Fundación Sloan, en el Observatorio de Apache Point, en Nuevo México.
Jon Holtzman, de la Universidad Estatal de Nuevo México, explica que «al trabajar en la parte infrarroja del espectro, APOGEE puede ver estrellas en una parte mucho mayor de la Vía Láctea que si tratara de observar en luz visible. La luz infrarroja atraviesa el polvo interestelar, y APOGEE nos ayuda a observar con detalle una amplia gama de longitudes de onda, por lo que podemos medir los patrones creados por docenas de elementos diferentes.»
El nuevo catálogo ya está ayudando a los astrónomos a obtener una nueva comprensión de la historia y la estructura de nuestra Galaxia, pero el catálogo también demuestra una clara conexión humana con los cielos. Como dijo el famoso astrónomo Carl Sagan, «estamos hechos de estrellas». Muchos de los átomos que componen tu cuerpo se crearon en algún momento del pasado lejano en el interior de las estrellas, y esos átomos han realizado largos viajes desde esas antiguas estrellas hasta ti.
Aunque los humanos somos un 65% de oxígeno en masa, el oxígeno representa menos del 1% de la masa de todos los elementos del espacio. Las estrellas son en su mayoría hidrógeno, pero en los espectros de las estrellas se pueden detectar pequeñas cantidades de elementos más pesados como el oxígeno. Con estos nuevos resultados, APOGEE ha encontrado más de estos elementos más pesados en la galaxia interior. Las estrellas de la galaxia interior también son más antiguas, por lo que esto significa que más elementos de la vida se sintetizaron antes en las partes interiores de la galaxia que en las exteriores.
Aunque es divertido especular sobre el impacto que puede tener la composición de la galaxia interior en el lugar donde surge la vida, conocemos mucho mejor la formación de las estrellas en nuestra galaxia. Dado que los procesos que producen cada elemento ocurren en tipos específicos de estrellas y proceden a ritmos diferentes, dejan firmas específicas en los patrones de abundancia química medidos por SDSS/APOGEE. Esto significa que el nuevo catálogo de abundancia elemental de SDSS/APOGEE proporciona datos para comparar con las predicciones realizadas por los modelos de formación de galaxias.
Jon Bird, de la Universidad de Vanderbilt, que trabaja en la modelización de la Vía Láctea, explica que «estos datos serán útiles para avanzar en la comprensión de la evolución galáctica, ya que cada vez se realizan simulaciones más detalladas de la formación de nuestra galaxia, que requieren datos más complejos para su comparación.»
Jennifer Johnson
«ahora somos capaces de cartografiar la abundancia de todos los elementos principales que se encuentran en el cuerpo humano a través de cientos de miles de estrellas de nuestra Vía Láctea.»Es una gran historia de interés humano que ahora seamos capaces de cartografiar la abundancia de todos los elementos principales que se encuentran en el cuerpo humano a través de cientos de miles de estrellas en nuestra Vía Láctea», dijo Jennifer Johnson de la Universidad Estatal de Ohio. «Esto nos permite establecer restricciones sobre cuándo y dónde en nuestra galaxia la vida tuvo los elementos necesarios para evolucionar, una especie de ‘zona habitable galáctica temporal'».
El catálogo de abundancias químicas a partir del cual se generaron estos mapas se ha hecho público como parte de la decimotercera publicación de datos del SDSS, y está disponible gratuitamente en línea para cualquier persona en www.sdss.org.
Imágenes
Los colores en los espectros muestran buzones, cuyo tamaño revela la cantidad de estos elementos en la atmósfera de una estrella. El cuerpo humano de la izquierda utiliza la misma codificación de colores para evocar el importante papel que desempeñan estos elementos en diferentes partes de nuestro cuerpo, desde el oxígeno en los pulmones hasta el fósforo en los huesos (aunque en realidad todos los elementos se encuentran en todo el cuerpo).
En el fondo hay una impresión artística de la Galaxia, con puntos cian para mostrar las mediciones de APOGEE de la abundancia de oxígeno en diferentes estrellas; los puntos más brillantes indican una mayor abundancia de oxígeno.
Haga clic en la imagen para obtener un enlace para descargar una versión más grande.
Crédito de la imagen: Dana Berry/SkyWorks Digital Inc.; Colaboración SDSS
Contactos
- Jon Holtzman, New Mexico State University, [email protected], 575-646-8181
- Sten Hasselquist, New Mexico State University, [email protected], 575-646-4438
- Jennifer Johnson, The Ohio State University, [email protected], 614-893-2132,
Twitter: @jajohnson51 / @APOGEEsurvey - Jonathan Bird, Universidad de Vanderbilt, [email protected], 615-292-5403,
Twitter: @galaxyhistorian - Karen Masters, portavoz científica del SDSS, Universidad de Portsmouth (Reino Unido),
[email protected], +44 (0)7590 526600,
Twitter: @KarenLMasters / @SDSSurveys - Jordan Raddick, responsable de información pública del SDSS, Universidad Johns Hopkins, [email protected], 1-443-570-7105,
Twitter: @raddick
Acerca del Sloan Digital Sky Survey
La financiación del Sloan Digital Sky Survey IV ha sido proporcionada por la Fundación Alfred P. Sloan, la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de Estados Unidos y las Instituciones Participantes. El SDSS agradece el apoyo y los recursos del Center for High-Performance Computing de la Universidad de Utah. El sitio web del SDSS es www.sdss.org.
El SDSS está gestionado por el Consorcio de Investigación Astrofísica para las Instituciones Participantes de la Colaboración SDSS, incluyendo el Grupo de Participación Brasileño, la Institución Carnegie para la Ciencia, la Universidad Carnegie Mellon, el Grupo de Participación Chileno, el Grupo de Participación Francés, el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, Instituto de Astrofísica de Canarias, The Johns Hopkins University, Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (IPMU) / University of Tokyo, Lawrence Berkeley National Laboratory, Leibniz Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA Heidelberg), Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA Garching), Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), National Astronomical Observatories of China, New Mexico State University, New York University, University of Notre Dame, Observatório Nacional / MCTI, The Ohio State University, Pennsylvania State University, Shanghai Astronomical Observatory, United Kingdom Participation Group, Universidad Nacional Autónoma de México, Universidad de Arizona, Universidad de Colorado Boulder, Universidad de Oxford, Universidad de Portsmouth, Universidad de Utah, Universidad de Virginia, Universidad de Washington, Universidad de Wisconsin, Universidad de Vanderbilt y Universidad de Yale.