Un nuevo ojo hacia el pasado de la Vía Láctea: el Rubin Observatory destapa secretos ocultos en las estrellas binarias de 47 Tucanae
En los confines de un cúmulo de estrellas antiguas, el mayor telescopio del hemisferio sur ha captado un baile cósmico hasta ahora invisible. Las parejas estelares de 47 Tucanae guardan la memoria más antigua de la Vía Láctea.
Por Enrique Coperías
Una vista panorámica y artística del cúmulo globular 47 Tucanae en el cielo austral, con miles de estrellas doradas apiñadas en el centro. En el primer plano, dos estrellas binarias orbitan entre sí, una azul y una amarilla, envueltas en un tenue resplandor compartido. Imagen generada con DALL-E
Por primera vez, un equipo de astrónomos australianos ha logrado detectar estrellas binarias invisibles en las regiones exteriores de un cúmulo globular, un hallazgo que podría abrir una nueva ventana para comprender cómo se formó y evolucionó nuestra galaxia.
El estudio, liderado por Giacomo Cordoni, Luca Casagrande y Helmut Jerjen, de la Universidad Nacional Australiana, utiliza datos pioneros del Observatorio Vera C. Rubin, uno de los proyectos astronómicos más ambiciosos del siglo XXI.
El descubrimiento, publicado en Publications of the Astronomical Society of Australia, se centra en el cúmulo globular 47 Tucanae, una densa esfera de cientos de miles de estrellas que orbita en el halo de la Vía Láctea, a unos 4.500 años luz de la Tierra. Este cúmulo, visible a simple vista desde el hemisferio sur, ha sido durante décadas un laboratorio natural para estudiar la vida y muerte de las estrellas más antiguas del universo.
«Este estudio nos permitirá seguir a miles de millones de estrellas y galaxias a medida que cambian con el tiempo. Está diseñado para desentrañar la historia de los cúmulos estelares, las galaxias y la propia Vía Láctea», dice Cordoni.
Las parejas invisibles del cosmos
Las estrellas binarias —sistemas donde dos astros unidos por la gravedad orbitan alrededor de un centro de masas compartido— son mucho más que curiosidades celestes. Se calcula que la mayoría de las estrellas nacen acompañadas, y sus interacciones mutuas desempeñan un papel decisivo en la evolución de las galaxias.
Las binarias pueden intercambiar materia, alterar la dinámica de los cúmulos estelares e incluso producir supernovas o agujeros negros.
Sin embargo, muchas de estas parejas son no resueltas, o sea, que sus componentes están tan próximos o son tan débiles que aparecen como una sola luz en los telescopios. Identificarlas exige una precisión fotométrica y espacial extrema, lo que hasta ahora solo había sido posible en los centros de los cúmulos, donde los telescopios espaciales Hubble y James Webb han podido distinguir sus destellos más nítidos.
El nuevo trabajo cambia ese paradigma. Gracias a la calidad de los datos del Observatorio Vera C. Rubin, los investigadores lograron detectar por primera vez estrellas binarias no resueltas en las regiones externas de 47 Tucanae, más allá de su radio medio de luz.
«Estamos extendiendo nuestra mirada hacia zonas del cúmulo que antes eran inaccesibles —explica Cordoni— Esto nos permite reconstruir con mayor fidelidad la historia dinámica del sistema y, por extensión, la de la propia Vía Láctea».
El Observatorio Vera C. Rubin, una revolución en la astronomía moderna
El Observatorio Vera C. Rubin, ubicado en el cerro Pachón (Chile), iniciará en los próximos años el Legacy Survey of Space and Time (LSST), un mapeo sin precedentes del cielo austral que cubrirá miles de millones de objetos a lo largo de una década. Su cámara principal, de 3.200 megapíxeles —la más grande jamás construida para astronomía óptica—, podrá captar imágenes profundas y amplias del cielo con una precisión que antes solo se alcanzaba en campos minúsculos.
Antes del inicio oficial del sondeo, el observatorio ha publicado un conjunto de datos de prueba, Data Preview 1 (DP1), que incluye más de 1.700 exposiciones científicas tomadas a finales de 2024. Entre ellas, una región centrada en 47 Tucanae. «DP1 nos ha ofrecido una oportunidad única para poner a prueba las capacidades del Rubin Observatory en entornos estelares densos», explica Casagrande.
Con esos datos, los astrónomos construyeron diagramas color–magnitud —una especie de mapa que relaciona el brillo y el color de las estrellas— y aplicaron técnicas fotométricas avanzadas para distinguir entre estrellas individuales y binarias no resueltas. Las binarias aparecen ligeramente más brillantes y rojas que las estrellas simples, una diferencia sutil pero detectable con la precisión del Rubin.
«Es asombroso, porque 47 Tucanae ha sido estudiado durante más de cien años, pero solo ahora, gracias al Rubin, podemos cartografiar sus regiones externas con detalle y comprender qué está ocurriendo realmente allí y cómo se formaron estos misteriosos cúmulo», dice Luca Casagrande, coautor del estudio.
El cúmulo globular 47 Tucanae, una densa esfera de cientos de miles de estrellas que orbita en el halo de la Vía Láctea, a unos 4.500 años luz de la Tierra. Cortesía: ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit
Resultados: las estrellas binarias ocultas en la periferia de 47 Tucanae
El análisis abarcó unas 2.200 estrellas situadas entre 18 y 40 minutos de arco del centro del cúmulo, casi hasta su borde externo, una zona que había permanecido en penumbra para la astrofísica. Tras aplicar rigurosos filtros de calidad y eliminar contaminantes —como estrellas de la Nube de Magallanes o del campo galáctico—, el equipo identificó 25 estrellas binarias con masas similares y una proporción de masa (q) superior a 0,7, lo que significa que ambas componentes son comparables en tamaño y brillo.
El resultado: una fracción binaria de apenas 1,6% ± 0,5% en esa región del cúmulo. Aunque el número pueda parecer modesto, es casi tres veces superior al hallado en las zonas más internas de 47 Tucanae, según mediciones anteriores del Hubble. Al extrapolar este valor a todas las relaciones de masa posibles, los investigadores estiman que el cúmulo podría albergar un 5% de estrellas binarias en sus regiones exteriores.
Esta diferencia es más que una simple curiosidad estadística. «La variación del número de binarias con la distancia al centro del cúmulo nos da pistas sobre su historia dinámica y evolutiva», explica Jerjen. En los núcleos densos, las interacciones gravitatorias entre estrellas son tan frecuentes que muchas parejas se rompen o fusionan. En cambio, en las zonas externas, donde el ambiente es más tranquilo, las binarias pueden sobrevivir casi intactas desde su formación hace miles de millones de años.
Claves para comprender la historia galáctica
El hallazgo encaja con los modelos teóricos de evolución de cúmulos globulares. Simulaciones numéricas realizadas en las dos últimas décadas muestran que las binarias primordiales —las que nacen junto con el cúmulo— tienden a sobrevivir en las periferias, mientras que las del centro son remodeladas o destruidas por encuentros estelares.
«Lo que vemos en 47 Tucanae podría ser una reliquia del pasado: un registro fósil de las primeras generaciones de estrellas de la Vía Láctea», afirma Casagrande.
La presencia de binarias en los confines del cúmulo también podría estar relacionada con otro misterio: el origen de las rezagadas azules (blue stragglers), estrellas que parecen más jóvenes y calientes que sus vecinas. Diversos estudios, como los del astrónomo Francesco Ferraro en 2004, han mostrado que estas estrellas suelen concentrarse tanto en el núcleo como en la periferia de los cúmulos, un patrón que podría explicarse si muchas de ellas se forman por la fusión o intercambio de masa en sistemas binarios antiguos.
El aumento del número de binarias en las zonas externas de 47 Tucanae refuerza esa conexión. «Podríamos estar viendo el mismo proceso en dos etapas distintas: las binarias que sobreviven fuera del núcleo y, más tarde, algunas de ellas que dan lugar a estas estrellas rejuvenecidas», apunta Jerjen.
El Observatorio Vera C. Rubin, en Cerro Pachón (Chile), alberga un telescopio de 8 metros de diámetro equipado con una cámara de 3,2 gigapíxeles, la más grande jamás construida para la astronomía óptica. Su mirada panorámica permitirá cartografiar miles de millones de estrellas y galaxias en el cielo austral. Cortesía: Rubin Observatory/NSF/AURA/A. Pizarro
El futuro del Observatorio Rubin y la nueva astronomía estelar
Más allá del descubrimiento puntual, el estudio demuestra la potencia del Observatorio Vera C. Rubin como herramienta para explorar el universo estelar. Los datos de DP1, aún preliminares, ya permiten distinguir objetos con una precisión fotométrica comparable a la del Hubble, pero en campos miles de veces más amplios. Cuando el observatorio entre en pleno funcionamiento, se espera que genere decenas de petabytes de información, abriendo nuevas vías para estudiar no solo cúmulos globulares, sino también galaxias enanas, regiones de formación estelar y estructuras del halo galáctico.
«El DP1 es solo un adelanto de lo que vendrá —subraya Cordoni—. Con el Rubin podremos rastrear las poblaciones binarias a lo largo de toda la Vía Láctea y entender mejor cómo su dinámica influye en la evolución de las galaxias».
Los investigadores anticipan que futuros lanzamientos de datos permitirán seguir la distribución de binarias hasta los bordes más difusos de 47 Tucanae y de otros cúmulos similares. Esto ayudará a afinar los modelos de segregación de masa —el proceso por el cual las estrellas más pesadas tienden a hundirse hacia el centro— y a calibrar las estimaciones de masa total de los cúmulos, un parámetro clave para reconstruir la historia de la Vía Láctea.
«Durante la próxima década, el Rubin cartografiará estrellas binarias y otros tipos de astros en todo el cielo, lo que proporcionará el primer censo completo de estos sistemas y ofreciendo una prueba decisiva para las teorías sobre cómo los cúmulos y las galaxias se unieron para formar el universo que observamos hoy», comenta Helmut Jerjen, coautor del estudio.
Una nueva era para la astrofísica observacional
El éxito de este trabajo, realizado con un conjunto de datos de prueba del Observatorio Vera C. Rubin, es una muestra del salto cualitativo que el Rubin aportará a la astrofísica observacional. Detectar estrellas binarias no resueltas en regiones tan lejanas del núcleo de un cúmulo era impensable hace apenas unos años.
La combinación del campo de visión amplio, la gran profundidad y la precisión fotométrica del Rubin inaugura una nueva era en el estudio de los sistemas estelares densos. Cada estrella doble identificada no es solo una pareja en danza, sino una pieza más en el puzle cósmico de cómo la materia se agrupa, evoluciona y da forma a las galaxias.
«Con el Rubin podremos no solo contar las estrellas, sino entender sus historias compartidas — resume Cordoni—. Es el comienzo de una revolución silenciosa en la astronomía estelar».
Información facilitada por la Universidad Nacional Australiana
Fuente: Cordoni G., Casagrande L., Jerjen H. Rubin Data Preview 1: Extending the view of unresolved binary stars in 47 Tucanae. Publications of the Astronomical Society of Australia (2025). DOI : https://doi.org/10.1017/pasa.2025.10089
