Formación de estrellas en tiempo real

MORELIA, Mich., 6 de abril de 2015.- Después de casi dos décadas de observaciones continuas, un grupo internacional de astrónomos, encabezado por investigadores de la UNAM, detectó en tiempo real una de las primeras etapas de la formación estelar, justo cuando chorros de plasma a gran velocidad comienzan a desprenderse desde la vecindad de una estrella joven. El resultado de la investigación aparece publicado en la prestigiosa revista Science.

Según un comunicado de prensa, los procesos que dan lugar a la formación de estrellas requieren periodos muy largos de tiempo: cientos de miles y hasta millones de años. Así, presenciar en vivo su evolución resulta muy complicado en escalas de una generación humana. Además, las estrellas nacen en regiones lejanas del espacio, envueltas por gas y polvo. Detectar y estudiar esos cuneros estelares con telescopios ópticos convencionales es muy complicado y se requiere de instrumentos de última generación que observen otros tipos de luz(1).

Después de casi dos décadas de observaciones usando radiotelescopios, un grupo de astrónomos, encabezado por Carlos Carrasco-González, investigador del Centro de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM, encontró que la pequeña región llamada W75N(B)-VLA2 —que envuelve a una estrella en formación—(2) se expande a una velocidad cercana a los 30 kilómetros por segundo (unos 100 mil kilómetros por hora).

Las primeras observaciones, realizadas en 1996 con el conjunto de antenas VLA(3), mostraron que la radiación de W75N(B)-VLA2 provenía de una región compacta, casi esférica, compuesta de plasma —gas a muy alta temperatura— y recubierta por algunas zonas de vapor de agua(4). Pero al pasar de los años, los investigadores detectaron la expansión de toda la región, principalmente en dos direcciones opuestas. Las últimas observaciones, hechas en abril del 2014, confirmaron que la zona de plasma se ha alargado y que la envoltura de gas crece a velocidades impresionantes y ha tomado una forma ovalada.

“Nuestras observaciones, casi ‘en vivo’, abren una nueva ventana de oportunidades para estudiar la evolución de los ingredientes básicos de formación estelar”, dice Carlos Carrasco-González, autor principal del artículo que aparece publicado en la prestigiosa revista Science.

Las estrellas jóvenes tienen discos de gas y polvo que las alimenta y les permite crecer durante las primeras etapas de su formación. Con el paso del tiempo, el material más cercano a la estrella alcanza temperaturas muy altas y se forma una esfera de plasma. Mucho del material que las rodea sigue cayendo hacia la estrella, pero una fracción importante del gas es empujado nuevamente hacia el espacio. Los modelos matemáticos y las simulaciones computacionales proponen que la expansión de este material no es uniforme y se da principalmente en la dirección de los dos polos del disco. Se forma lo que los astrónomos llaman flujos moleculares bipolares.

“Todas las estrellas, incluyendo el Sol, lanzan plasma al espacio, compuesto principalmente de partículas tales como protones y electrones, es lo que llamamos ‘viento estelar’. Sin embargo, en el caso de las estrellas en formación, el ‘viento’ emana del disco que orbita a su alrededor. Nuestros datos confirman que dentro de W75N(B)-VLA2 hay una estrella joven y masiva cuyo ‘viento’ empuja el material que la rodea y lo lleva a velocidades sorprendentes”, dice Salvador Curiel, investigador del Instituto de Astronomía de la UNAM y coautor del trabajo.

Las observaciones también muestran que las regiones de vapor de agua se han ido alargando con el paso del tiempo en la misma dirección del plasma. Además, el campo magnético en la zona es paralelo a la parte más alargada del gas en expansión, confirmando la incipiente aparición de flujos.

“Lo que hemos ‘filmado’ durante estas casi dos décadas es parte de la evolución de W75N(B)-VLA2. Estamos siendo testigos de la transformación de un objeto que tenía apariencia esférica, a uno con forma alargada y lo interpretamos como la interacción del flujo de plasma de alta velocidad con el gas denso que lo rodea y lo alimenta”, dice Jorge Cantó, investigador del Instituto de Astronomía de la UNAM, coautor del trabajo y líder teórico del estudio.

Los investigadores esperan realizar más observaciones en los próximos años de esta y otras regiones de formación estelar que podrían estar pasando por el mismo proceso.

“Este trabajo tiene fuertes implicaciones sobre lo que actualmente sabemos de las primeras etapas de la formación de estrellas. Por primera vez, estamos observando y modelando en tiempo real estos cambios rápidos”, concluye Carlos Carrasco-González.

En la investigación participaron astrónomos de México, España, Holanda, Suecia, Corea y Japón.

Sobre el CRyA

El Centro de Radioastronomía y Astrofísica es un centro de investigación de excelencia académica a nivel nacional e internacional, adscrito a la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Morelia. De acuerdo con la Academia Mexicana de Ciencias, es el centro en ciencias físicas en México con mayor impacto internacional.

Notas

(1) El espectro electromagnético es la composición de todos los tipos de luz que conocemos. La luz óptica, aquella que podemos captar con la vista, es sólo una pequeña parte del espectro. Otros tipos de luz o radiación son los rayos gamma, rayos X, luz ultravioleta, luz infrarroja y ondas de radio.

(2) W75N(B)-VLA2 pertenece a una amplia región de formación de estrellas de alta masa, en dirección de la constelación de Cygnus (el cisne), a unos 4 mil 200 años luz de la Tierra. El tamaño de la zona de plasma es de unas 200 unidades astronómicas —200 veces la distancia de la Tierra al Sol—, esto es, unas 2.5 veces el diámetro de la órbita de Plutón.

(3) El conjunto de antenas VLA (acrónimo de Very Large Array, en idioma Inglés), ubicado en Nuevo Mexico, EU, funciona como un gran telescopio que detecta ondas de radio y es capaz de observar objetos astronómicos detrás de gruesas regiones de gas y polvo en el Universo. El Centro de Radioastronomía y Astrofísica tiene una participación muy activa en el uso de este radiotelescopio.

(4) En muchas regiones de formación estelar se ha encontrado gran variedad de moléculas como agua, alcoholes, amoniaco, entre otras. La radiación del vapor de agua, proveniente de W75-VLA2, es del tipo maser, que es equivalente a la luz laser, pero detectable en ondas de radio con radiotelescopios.