Una nueva aplicación de la filogenética estelar, adaptada de la biología evolutiva, ha revelado la existencia de una población estelar inédita en Omega Centauri, reforzando categóricamente la hipótesis de que este enigmático objeto es el núcleo remanente de una galaxia antigua completamente desmantelada y devorada por la Vía Láctea. Este avance, liderado por el equipo chileno PhyloGal , fusiona la bioinformática con la astrofísica para analizar las complejas abundancias químicas estelares, consideradas el registro fósil de la evolución de una población. El análisis filogenético permitió desentrañar los intrincados linajes estelares del cúmulo, identificando tres grupos con historias de evolución química distintas: una población antigua tipo cúmulo globular (GC-Cen), un bloque constructivo (Block-Cen) y una nueva generación formada in situ (Child-Cen). Esta metodología interdisciplinaria abre caminos impensados para el estudio de los sistemas estelares complejos.

Se aplicaron herramientas sofisticadas de la biología evolutiva y genética de poblaciones a los datos de abundancias químicas estelares de Omega Centauri. Utilizando el algoritmo de agrupamiento Neighbor-Joining (NJ) y modelos de mezcla gausiana (GMM), el equipo reconstruyó árboles filogenéticos que ilustran las relaciones evolutivas entre las estrellas. El estudio concluyó que Omega Centauri no tuvo una evolución aislada, como lo demostraría una topología de "árbol oruga" simple, sino que se formó mediante múltiples canales. Esto se evidencia en los tres linajes identificados: GC-Cen (posiblemente reliquias de las acreciones de cúmulos globulares), Block-Cen (un bloque constructivo con historia de formación prolongada, consistente con una galaxia enana), y Child-Cen (una población inédita con fuerte evidencia de formación in situ dentro del propio cúmulo). La presencia de más de una rama tipo ‘caterpillar’ en el árbol filogenético rechaza la hipótesis de una evolución aislada, proporcionando una sólida evidencia observacional.

El descubrimiento es el resultado de una colaboración real entre disciplinas liderada por científicos chilenos del grupo PhyloGal, integrado por astrónomos y biólogos. Los investigadores pertenecen al Instituto Milenio de Biología Integrativa (iBio) y al Núcleo Milenio ERIS (Evolución Reconstruida del Medio InterEstelar). La Dra. Paula Jofré Pfeil, protagonista del estudio, enfatizó el liderazgo y la creatividad del talento local: «Este trabajo en Omega Centauri demuestra que no solo tenemos acceso a datos astronómicos de frontera, sino que también tenemos el talento y liderazgo para avanzar en esta disciplina con creatividad y excelencia». El trabajo de ciencia interdisciplinaria ya está inspirando al menos dos tesis chilenas, una basada en simulaciones y otra en nuevos datos observacionales, demostrando el impacto formativo del enfoque interdisciplinar.

El objeto central de esta investigación es Omega Centauri, reconocido como el cúmulo estelar más masivo y misterioso de la Vía Láctea. Este cúmulo globular atípico reside en el halo de nuestra galaxia. El estudio, publicado en la revista científica Astronomy & Astrophysics, fue gestado por equipos de investigación con sede en Chile, incluyendo al Instituto Milenio de Biología Integrativa (iBio) y el Núcleo Milenio ERIS. La recolección de los datos de abundancias químicas provino de muestras ya publicadas de estrellas de Omega Centauri, obtenidas a partir de espectros de alta resolución de observatorios como el Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) y el du Pont Telescope en el Las Campanas Observatory. La Dra. Paula Jofré subraya la ventaja locacional: Chile no solo posee los datos astronómicos de frontera debido a su infraestructura de telescopios, lo que facilita el acceso a la información detallada necesaria para el análisis filogenético, sino también el liderazgo intelectual para interpretarlos creativamente.

La investigación, titulada "Studying stellar populations in Omega Centauri with phylogenetics", fue recibida el 29 de marzo de 2025 y aceptada para su publicación en Astronomy & Astrophysics (A&A, 699, A291) el 2 de junio de 2025. Las noticias de divulgación de este hallazgo científico se difundieron durante julio de 2025. No obstante, la historia evolutiva que la filogenética ayudó a reconstruir se extiende a lo largo de tiempos cosmológicos. El análisis sugiere que la población Child-Cen, formada in situ, resultó de un proceso de formación estelar prolongada, necesitando potencialmente varios miles de millones de años (Gyr) para alcanzar el enriquecimiento de elementos de proceso lento (s-process), como lo indica el aumento de [La/Fe] con [Fe/H]. Este extenso marco temporal en la historia de formación estelar de Omega Centauri, en contraste con los cúmulos globulares mono-metálicos, es crucial para confirmar su naturaleza como un Núcleo Estelar Cúmulo (NSC) y no como un cúmulo globular simple.

La importancia radica en la validación de la hipótesis del Núcleo Estelar Cúmulo (NSC) para Omega Centauri, al identificar los canales de formación que requiere este modelo: acreciones de cúmulos globulares (GC-Cen), acumulación de bloques constructivos (Block-Cen) y formación estelar in situ (Child-Cen). Este descubrimiento científico sugiere que la galaxia progenitora de Omega Centauri pudo haber tenido una masa aproximadamente 10⁹ (mil millones) de masas solares, lo que apoya la conexión con el evento de fusión Gaia-Enceladus Sausage (GES) de la Vía Láctea. Adicionalmente, el estudio es un hito metodológico, demostrando el vasto potencial de aplicar herramientas de biología evolutiva a conjuntos de datos astrofísicos. La identificación de la población Child-Cen con patrones químicos peculiares, como el muy bajo [O/Fe]¹ y alto [Al/Fe]², plantea un desafío a los modelos actuales de nucleosíntesis estelar y requiere una nueva explicación teórica. [Francisco Cubillos]: «El hecho de que hayamos llegado a conclusiones similares con menos datos y otro enfoque es una gran validación de la herramienta que estamos proponiendo»

El propósito central de esta investigación interdisciplinaria fue abordar la naturaleza no resuelta y la compleja historia de formación estelar de Omega Centauri, el cúmulo estelar más masivo y enigmático de la Vía Láctea. Los astrónomos y biólogos buscaban ofrecer un enfoque novedoso, aplicando herramientas de biología evolutiva y filogenética para desentrañar las poblaciones estelares, yendo más allá de la clasificación tradicional de grupos discretos para entender cómo las estrellas se relacionan entre sí en términos de su origen y evolución química. Específicamente, el estudio apuntó a distinguir las estrellas formadas en cúmulos globulares (GCs) de aquellas originadas por una prolongada formación estelar in-situ. Al hacerlo, el objetivo final fue proporcionar evidencia robusta que apoye la hipótesis de que Omega Centauries el Núcleo Estelar Cúmulo (NSC), remanente de una galaxia antigua devorada por la nuestra.

El estudio se implementó adaptando rigurosamente metodologías de filogenética propias de la biología evolutiva. El equipo PhyloGal basó su análisis en la premisa de que las abundancias químicas de las estrellas de baja masa actúan como un registro fósil del medio interestelar en evolución, cumpliendo la condición de heredabilidad requerida para la reconstrucción de árboles filogenéticos. Se utilizaron datos de abundancias químicas estelares publicados previamente (muestras Optical y Infrared). Los pasos analíticos incluyeron la aplicación del Análisis de Componentes Principales (PCA) para visualizar la diversidad química, seguido de Modelos de Mezcla Gausiana (GMM) para detectar agrupaciones coherentes. Finalmente, se construyeron los árboles filogenéticos utilizando el algoritmo aglomerativo Neighbor-Joining (NJ), calculando las distancias de Manhattan basadas en las razones de abundancia [X/H]³.

Los expertos chilenos involucrados destacaron la colaboración real entre disciplinas como clave del éxito. El Dr. Francisco Cubillos, investigador del iBio, explicó la base conceptual de este enfoque innovador: "La clave fue darnos cuenta de que tanto la biología como la astronomía comparten un lenguaje matemático común". Esta comprensión permitió al equipo: "adaptar algoritmos filogenéticos a nuestros datos estelares y extraer información que de otra forma habría sido invisible". Cubillos Riffo también señaló que la coincidencia de sus resultados con los de otro equipo internacional, a pesar de usar menos datos, es una: "gran validación de la herramienta que estamos proponiendo". Por su parte, Jofré Pfeil subrayó la calidad del trabajo local, afirmando que: "Este trabajo en Omega Centauri demuestra que no sólo tenemos acceso a datos astronómicos de frontera, sino que también tenemos el talento y liderazgo para avanzar en esta disciplina con creatividad y excelencia".

El impacto de esta metodología interdisciplinaria continúa, con al menos dos tesis chilenas en desarrollo que expanden esta línea de investigación: una centrada en simulaciones y otra en la obtención de nuevos datos observacionales. Sin embargo, el hallazgo de la población Child-Cen, caracterizada por un patrón químico peculiar (muy bajo [O/Fe] y alto [Al/Fe]), plantea un desafío directo a los modelos actuales. Este patrón inédito exige la formulación de nuevos modelos teóricos específicos para la nucleosíntesis estelar que puedan explicar la formación in-situ en este entorno. Además, para obtener una interpretación más robusta de los árboles filogenéticos y sus topologías, se requiere mejorar la precisión y exactitud de las mediciones de abundancias químicas o aumentar la precisión numérica en las simulaciones de Núcleos Estelares Cúmulo (NSC).

La aplicación pionera de la filogenética estelar al cúmulo estelar Omega Centauri proporcionó un análisis sofisticado que confirma su naturaleza como Núcleo Estelar Cúmulo (NSC), un remanente de una galaxia devorada. La identificación de tres linajes estelares distintos —GC-Cen, Block-Cen y la población inédita Child-Cen—, y la topología de múltiples ramas en el árbol filogenético, rechaza enfáticamente la hipótesis de una evolución aislada. En cambio, sugiere que Omega Centauri se ensambló mediante múltiples canales de formación, incluyendo las acreciones de cúmulos globulares, la acumulación de bloques constructivos y la formación estelar in-situ. Este modelo implica que la galaxia progenitora pudo tener una masa de aproximadamente 10⁹ (mil millones) de masas solares, vinculando potencialmente a Omega Centauri con el evento de fusión Gaia-Enceladus Sausage (GES). El estudio reitera el vasto potencial de expandir los límites disciplinares, utilizando marcadores hereditarios químicos para reconstruir la historia cósmica.

Equipo de Investigadores

• P. Jofré

  • Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales
  • Millennium Nucleus ERIS

• C. Aguilera-Gómez

  • Millennium Nucleus ERIS
  • Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile

• P. Villarreal

  • Millennium Institute for Integrative Biology (iBio)
  • Centro de Genómica y Bioinformática, Facultad de Ciencias, Ingeniería y Tecnología, Universidad Mayor
  • Departamento de Biología, Facultad de Química y Biología, Universidad de Santiago

• F. A. Cubillos

  • Millennium Institute for Integrative Biology (iBio)
  • Centro de Genómica y Bioinformática, Facultad de Ciencias, Ingeniería y Tecnología, Universidad Mayor

• P. Das

  • School of Mathematics and Physics, University of Surrey

• X. Hua

  • Mathematical Sciences Institute, Australian National University

• R. Yates

  • Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire

• P. Silva

  • Millennium Nucleus ERIS
  • Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile

• S. Vitali

  • Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales

• T. Peña

  • Millennium Institute for Integrative Biology (iBio)
  • Centro de Genómica y Bioinformática, Facultad de Ciencias, Ingeniería y Tecnología, Universidad Mayor

• T. Signor

  • Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales
  • Inria Chile Research Cente

• K. Walsen

  • Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales
  • Millennium Nucleus ERIS
  • Departamento de Ingeniería Matemática, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile

• P. Tissera

  • Millennium Nucleus ERIS
  • Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile
  • Centro de Astroingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile

• A. Rojas-Arriagada

  • Millennium Nucleus ERIS
  • Departamento de Física, Universidad de Santiago
  • Millenium Institute of Astrophysics (MAS)
  • Center for Interdisciplinary Research in Astrophysics and Space Exploration (CIRAS), Universidad de Santiago

• E. Johnston

  • Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales
  • Millennium Nucleus ERIS

• G. Gilmore

  • Institute of Astronomy, University of Cambridge
  • Institute of Astrophysics, FORTH Cert

• R. Foley

  • Leverhulme Centre for Human Evolutionary Studies, Department of Archaeology, University of Cambridge

Notas a pie de página

• [1] Oxígeno/Fierro↩ Volver ↑↑
• [2] Aluminio/Fierro↩ Volver ↑↑
• [3] Elemento cualquiera/Hidrógeno ↩ Volver ↑↑