¿Cómo se determina la edad de las estrellas?

La respuesta corta es que nuestro Sol es la única estrella de la que sabemos con absoluta precisión su edad, fijada en 4,570 millones de años mediante datación radiactiva de meteoritos y métodos heliosísmicos [5].

Para el resto de estrellas, todos los métodos son bastante aproximados, a menos que formen parte de un cluster (agrupaciones de cientos a millones de estrellas, más pequeñas que galaxias), en cuyo caso sí existen métodos relativamente precisos como el que se explica a continuación.

El diagrama Hertzsprung-Russell (HR)

Dependiendo de la masa inicial de una estrella cuando se formó y de su edad, pueden aparecer en muy distintas formas, desde enanas blancas o enanas rojas (las dos fotos de abajo), hasta estrellas gigantes:

(Sirio y CHXR 73, Telescopio Hubble. Créditos: NASA, ESA, K. Luhman)

Dos de las propiedades directamente observables más importantes de una estrella son su color (directamente relacionado con su temperatura), y su luminosidad (la cantidad de energía que emite en forma de ondas electromagnéticas).

A principios del S.XX, Hertzsprung y Russell llegaron de forma independiente al descubrimiento de que si se dibujan el color y la luminosidad de un grupo de estrellas en una gráfica, lo que se obtiene no es una distribución al azar, sino que aparecen estructuras bien definidas. Este gráfico se llama diagrama HR en honor a sus descubridores, y como se puede ver clasifica las estrellas en tipos según la posición que ocupen en el gráfico:

(Imagen: Wikipedia)

Una de las partes más interesantes es la banda diagonal, donde están las estrellas que se hayan en su secuencia principal. De hecho, la posición de las estrellas en esta diagonal está relacionada con la antigüedad de todas las estrellas en el cluster, que se supone se crearon todas a la vez (en realidad, hay observaciones recientes que indican que esto no siempre es así).

Que la mayoría de estrellas caigan en esta diagonal no es casualidad: se debe al hecho de que el diagrama HR muestra en qué fase de la evolución estelar se encuentra cada estrella, y el 90% de la vida de una estrella suele pasarse en la secuencia principal.

El siguiente gráfico (sacado de [4]) esquematiza esta evolución, desde el colapso de protoestrellas (trayectorias azules), pasando a la diagonal principal donde irá subiendo hacia arriba y la izquierda mientras aumenta su temperatura al ir agotando su combustible nuclear (línea verde) para finalmente salirse de la diagonal al comenzar su expansión al final de la vida:

Por lo tanto, el diagrama HR no es algo estático, sino que evoluciona con la edad de un cluster estelar. Mediante simulaciones por ordenador y modelos físicos se puede deducir la apariencia del diagrama a lo largo de los millones de años que hayan pasado desde la creación del cluster, y es mediante la comparación de estos modelos teóricos con las observaciones como se puede deducir la edad de un cluster, con incertidumbres en el rango del 10% al 20%.