“El grupo de poblaciones estelares en el IAC ha desarrollado unas herramientas punteras de síntesis poblacionales para calcular la Historia de Formación Estelar de sistemas resueltos”

“Todavía no comprendemos cómo se constituyeron los cúmulos globulares ni qué procesos formaron las distintas subpoblaciones estelares”

 “El descubrimiento de múltiples poblaciones estelares en cúmulos globulares es uno de los descubrimientos más importantes de la Astrofísica de la última década”

Por Elena Mora (IAC)

¿Es posible conocer cómo se formaron las estrellas hace miles de millones de años? Santi Cassisi, investigador en el INAF-Observatorio Astronómico de Téramo (Italia) desde 1998, está convencido de ello. Estudia las propiedades evolutivas y estructurales de las estrellas, tanto de poblaciones galácticas como extragalácticas, para elaborar modelos teóricos estelares. Con ellos, está elaborando desde hace más de diez años una nueva librería que estará disponible para toda la comunidad científica internacional. Este proyecto, en colaboración con el IAC, le ha traído recientemente por este centro, dentro del programa Severo Ochoa que fomenta la colaboración entre instituciones punteras de investigación.

Pregunta: ¿Qué le interesa especialmente de la Astrofísica?

Respuesta: Desde el comienzo de mi carrera he estado trabajando en la teoría de la evolución estelar y, en particular, en el cálculo y análisis de las propiedades evolutivas y estructurales de las estrellas con masas y composiciones químicas diversas. Estos modelos se han aplicado en estudios tanto para sistemas estelares galácticos como extragalácticos. En cuanto a los galácticos, estudio poblaciones estelares múltiples en cúmulos globulares y para su análisis desarrollé parte del marco teórico para la interpretación de sus diversas subpoblaciones. En cuanto a los sistemas estelares extragalácticos, desde hace más de diez años mantengo una estrecha colaboración científica con colegas del IAC, como Sebastián Hidalgo, Carme Gallart, Antonio Aparicio y Matteo Monelli, dedicados a investigar la Historia de Formación Estelar (SFH, Star Formation History) en galaxias enanas del Grupo Local (cúmulo galáctico en el que se encuentra la Vía Láctea).

P: Algunos astrónomos como usted estudian poblaciones estelares para conocer mejor las galaxias. ¿Qué papel juega la formación estelar en su evolución y formación?

R: La posibilidad de recuperar de manera precisa y fiable la Historia de Formación Estelar de las galaxias y, en particular, de las del Grupo Local, es muy relevante para varios campos de la Astrofísica. Sólo por mencionar uno, estimar la SFH de las galaxias enanas de ese grupo –incluso en épocas tempranas- y correlacionar sus propiedades con las globales de la galaxia, como su posición dentro del grupo y la cantidad de gas, es crucial para comprender el posible impacto de la reionización en la formación de nuevas estrellas. También serviría para probar si su SFH se ve influenciada por efectos ambientales, por ejemplo, interacciones con galaxias más masivas como Andrómeda y/o la Vía Láctea. De hecho, el grupo de poblaciones estelares en el IAC ha desarrollado unas herramientas punteras de síntesis poblacionales para calcular la SFH de sistemas estelares resueltos. El uso combinado de las mismas con modelos estelares, objetivo principal de mi trabajo de investigación, es fundamental.

P: Durante visitas anteriores al IAC hasta hoy, ha colaborado con Sebastián Hidalgo en una nueva librería evolutiva estelar que ampliará y mejorará significativamente BaSTI, la actualmente utilizada. ¿De qué trata esa biblioteca y cuál es el propósito de esa herramienta?

R: Como mencioné anteriormente, disponer de una biblioteca precisa y extensa de modelos estelares es esencial para diversas investigaciones astrofísicas. Hace unos diez años, contribuí a construir una importante biblioteca de predicciones evolutivas estelares denominada BaSTI (Bag of Stellar Tracks and Isochrones). Sin embargo, estas bibliotecas tienen que actualizarse debido a las mejoras en el marco físico que utilizamos para calcularlos. Así, en estos últimos años, Sebastián Hidalgo y yo, con la contribución Antonio Aparicio, iniciamos un ambicioso proyecto –financiado por la beca Severo Ochoa- para realizar una nueva biblioteca de modelos estelares basada en la Física más actualizada y con masas y composiciones químicas extensas. Ha requerido un enorme esfuerzo, no sólo en términos de tiempo computacional, sino también en actualizar los datos y el código evolutivo numérico. La aportación de Sebastián Hidalgo ha sido fundamental, como lo demuestra el hecho de que está dirigiendo el primer artículo académico donde se presentará la biblioteca.

Estará disponible públicamente para toda la comunidad científica internacional, a través de la página web del IAC, y será muy útil, no sólo para el grupo del Instituto que trabaja en poblaciones estelares resueltas, sino también para los que trabajan en las no resueltas y en estrellas masivas. De hecho, estamos planeando iniciar un proyecto con Artemio Herrero, investigador de este tema en el IAC, para extender la biblioteca a estos objetos. Huelga decir que la posibilidad de que el IAC ofrezca a la comunidad científica internacional esta herramienta será una oportunidad muy valiosa en términos de citas y de inicio de nuevas colaboraciones de investigación.

P: De forma contraria al paradigma clásico, hay evidencias de que los cúmulos globulares albergan más de una población estelar de diferente composición química. ¿Cuáles son sus implicaciones? ¿Qué falta todavía por saber en este campo?

R: El descubrimiento de múltiples poblaciones estelares en cúmulos globulares es uno de los descubrimientos más importantes de la Astrofísica de la última década. Desafió con fuerza nuestra idea de los cúmulos como el prototipo de población estelar simple -estrellas nacidas a la vez y con la misma composición inicial- y han sido utilizados como referentes tanto para modelos de evolución estelar como para aquellos de síntesis poblacionales. Ahora que sabemos que esta suposición no es correcta, necesitamos cambiar nuestro enfoque para validar este tipo de modelos, aunque lo más importante es que todavía no comprendemos cómo se constituyeron estos sistemas estelares ni qué procesos condujeron a la formación de distintas subpoblaciones.

P: ¿Y en qué otros proyectos está involucrado actualmente?

R: En colaboración con colegas de la IAC, colaboro en varios proyectos encaminados a estudiar la SFH de estrellas enanas y enanas ultra-débiles del Grupo Local. Al mismo tiempo, principalmente en colaboración con Sebastián Hidalgo, estoy desarrollando el marco evolutivo estelar para recuperar la SFH de varios campos estelares en el disco y el bulbo galáctico observado por el proyecto VISTA. Además, como ya he mencionado, estamos estudiando varias posibles "extensiones" de la nueva biblioteca de modelos estelares. Soy también codirector, junto con el Sebastián Hidalgo, de la tesis doctoral de Margherita Bettinelli, centrada en el estudio de algunas galaxias enanas satélites de la Vía Láctea.