Os aglomerados estelares abertos são grupos de estrelas formados a partir de uma mesma nuvem molecular, sem estrutura e em geral de forma irregular e englobam centenas de estrelas. Também se denominam aglomerados galácticos, pois se podem encontrar por todo o plano galáctico.
As estrelas dos aglomerados abertos encontram-se ligadas entre si pela gravidade, mas com menor intensidade do que as dos aglomerados globulares. As estrelas que albergam costumam ser novas, maciças e muito quentes, e o seu número pode oscilar desde uma dezena até vários milhares. Encontram-se repartidos em espaços da ordem da trintena de anos-luz e, devido às forças de maré produzidas pelo centro da galáxia, vão-se desagregando devagar. Somente se observam aglomerados abertos em galáxias espirais e irregulares, devido a que nelas a formação estelar é mais ativa.
O diâmetro meio dos aglomerados abertos é de cerca de 10 parsecs (30 anos-luz), e embora se tenham classificado cerca de 1 100 aglomerados abertos na nossa galáxia, estima-se que a cifra poderia ser cem vezes superior. Este número tão escasso é devido a que os aglomerados que se encontram a mais de 5 mil anos-luz de nós (o diâmetro da Via Látea é de 100 mil anos-luz) não podem ser vistos nem sequer com os telescópios mais potentes, pois a poeira galáctica dificulta a sua observação, provocando o que se conhece como absorção interestelar (o meio interestelar absorve parte da luz, chegando à Terra mais enfraquecida), a qual, além disso, afeta em maior grau à luz azul, pelo qual a vista dos aglomerados abertos, ricos em estrelas azuis e localizados especialmente no disco galáctico, fica prejudicada.
Os aglomerados abertos mais novos podem estar conteúdos ainda pela nuvem molecular que os originou, iluminando-a e originando uma região HII. Com o passar do tempo, a pressão de radiação proveniente do aglomerado provocará que a nuvem molecular se disperse. No geral, estima-se que 10% da massa de uma nuvem de gás condensar-se-á em forma de estrelas antes que a pressão de radiação tenha expulsado o resto do gás.
Os aglomerados abertos são objetos muito importantes para o estudo da formação estelar. Devido a que todas as estrelas do aglomerado possuem a mesma idade e similar composição química, os parâmetros variáveis podem ser estudados mais facilmente que em estrelas isoladas.
As Híades são o aglomerado estelar aberto mais próximo da Terra, enquanto as Plêiades é o exemplo mais famoso de aglomerado estelar aberto, o mais brilhante e conspícuo de todos.
Observações através da história
Já desde a antiguidade, os aglomerados abertos mais destacados como as Plêiades, as Híades ou Praesepe, foram reconhecidos como grupos de estrelas. Ptolomeu, em 138 a.C., já mencionava alguns aglomerados abertos como o que leva o seu nome (Aglomerado de Ptolomeu) ou o vizinho Melotte 111. Outros acreditavam que eram nebulosas e, por fim, após a invenção do telescópio em 1609, Galileu observou Praesepe e reconheceu pela primeira vez que eram constituídos por estrelas. Como os aglomerados abertos são muito brilhantes, podiam ser vistos facilmente com os primeiros telescópios, e em 1782 já se conheciam 66 aglomerados abertos diferentes. As observações telescópicas descobriram dois tipos diferentes de aglomerados; um deles continha centenas de estrelas que se encontravam distribuídas formando uma esfera regular e costumavam aparecer em torno do centro da Via Látea; e o outro apresentava uma escassa população de estrelas distribuídas irregularmente, encontrando-se em toda a galáxia. Os astrônomos dividiram os aglomerados estelares em aglomerados globulares e aglomerados abertos, respectivamente. Os aglomerados abertos chamam-se às vezes aglomerados galácticos, pois podem ser encontrados em toda a galáxia.
Pronto apercebeu-se de que as estrelas dos aglomerados abertos se encontravam fisicamente relacionadas. Em 1767, John Michell calculou que a probabilidade de que um grupo de estrelas, como as Plêiades, seja o resultado da disposição que se observa desde a Terra se forem estrelas sem relação, é de apenas 1 entre 496 000. A astrometria tornou-se mais precisa, revelando que as estrelas do aglomerado possuem um movimento próprio comum através do espaço, e as medidas espectroscópicas mostraram uma velocidade radial comum, demonstrando definitivamente que as estrelas dos aglomerados nasceram ao mesmo tempo, que se encontram à mesma distância de nós e que ficam relacionadas entre elas como grupo.
Apesar de os aglomerados abertos e os globulares formarem dois grupos diferentes, realmente não existe diferença apreciável entre um aglomerado globular de muito escassa densidade e um aglomerado estelar aberto com muita população de estrelas. Alguns astrônomos acreditam que os dois tipos de aglomerados estelares funcionam a partir do mesmo mecanismo, sendo a única diferença que as condições que permitiram a formação dos aglomerados globulares que contêm centenas de milhares de estrelas já não se dão atualmente na nossa galáxia.
Uma grande parte das estrelas foi formada originariamente em sistemas múltiplos (ou seja, de mais de uma estrela), pois uma única nuvem de gás que contenha várias vezes a massa do Sol seria bastante pesada como para colapsar sob a sua própria gravidade, mas não haveria modo de fazê-lo numa estrela isolada.
Os aglomerados abertos tardam pouco tempo em relação à vida do mesmo. A sua formação começa com o colapso em nome de uma grande nuvem molecular, uma densa e imensa nuvem de gás muito frio que alberga várias centenas de vezes a massa do Sol. Há múltiplos fatores que podem iniciar o colapso da grande nuvem molecular, ou em nome dela, e portanto começar a formar o aglomerado estelar aberto, como podem ser as ondas de choque de uma supernova próxima ou as interações gravitacionais, entre outros muitos. Uma vez que a grande nuvem molecular começou a colapsar, vai-se fragmentando em grupos cada vez menores, obtendo como resultado a formação de vários milhares de estrelas. Na Via Látea, estima-se que o ritmo de formação de aglomerados abertos é de um cada poucos milhares de anos.
Uma vez que a formação de estrelas começou, as mais quentes e maciças (de tipo OB) emitirão ingentes quantidades de radiação ultravioleta. Esta radiação ioniza depressa o gás circundante da grande nuvem molecular, o que causa a formação de uma região HII. Os ventos estelares das estrelas mais maciças, com a pressão de radiação, dirige para fora os gases da nuvem e vão expulsando-os com o tempo; ao cabo de cerca de poucos milhões de anos o aglomerado experimentará a sua primeira supernova, contribuindo em larga medida a expulsar gás do sistema. Passadas várias dezenas de milhões de anos, o aglomerado já se encontra livre de gás e a formação de estrelas finalizou. No geral, menos de 10% do gás inicial do aglomerado chega a fazer parte das estrelas antes de ser dissipado.
Outro modelo possível é que o aglomerado se forme depressa por causa da contração do núcleo da nuvem molecular e, uma vez que as estrelas mais maciças começam a brilhar, expulsem o gás residual à velocidade do som. Desde que o núcleo da nuvem começa a contrair-se até o gás ser repelido costuma passar de um a três milhões de anos, e devido a que geralmente somente 30% ou 40% do gás do núcleo da nuvem forma estrelas, o processo de expulsão do gás residual pode prejudicar seriamente o aglomerado, podendo perder grande parte das suas estrelas, ou até mesmo na íntegra. Os aglomerados assim formados sofrem uma perda de massa bastante significativa nas primeiras etapas de formação e uma parte importante das estrelas falecem no processo. Devido a que a maioria das estrelas, se não todas, são formadas em aglomerados, estes podem ser uma espécie de pilares de construção das galáxias. A violenta expulsão de gás que dá forma aos aglomerados estelares no momento do seu nascimento deixa marca na morfologia e estrutura cinemática da galáxia.
Pode ocorrer que dois ou mais aglomerados abertos separados se tenham formado a partir da mesma nuvem molecular. Um exemplo disso é a Grande Nuvem de Magalhães, na qual os aglomerados Hodge 301 e R136 foram formados na Nebulosa da Tarântula. Na nossa galáxia, o rastreio do movimento de dois importantes aglomerados abertos próximos, Híades e Praesepe, sugere que se formaram a partir da mesma nuvem 600 milhões de anos antes.