Los astrónomos han descubierto un paso importante en la formación estelar, hasta ahora desconocido, que podría evitar que las estrellas jóvenes se desintegren. El mecanismo de rescate está asociado con “vientos cósmicos” que soplan alrededor de nubes de gas y polvo, y son estas nubes las que eventualmente colapsan para formar cuerpos estelares densos y calientes. Además, las nubes logran frenar el giro de estas estrellas en formación.
Un equipo de científicos, dirigido por investigadores del Instituto Max Planck de Astronomía Llegó a esta conclusión haciendo observaciones de ondas de radio de una estrella joven en una nube cósmica oscura llamada CB26; está ubicado alrededor de 460 años luz de la tierra. Luego combinaron estas observaciones con una variedad de técnicas de análisis y, en última instancia, modelaron el flujo de materia alrededor de CB26.
Los hallazgos pueden haber revelado cómo algunos estrellas formarse en el gas que colapsa nubes sin que su propio momento angular y rotación los separe.
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Las estrellas jóvenes son sus peores enemigos
Las estrellas nacen cuando regiones demasiado densas de nubes cósmicas colapsan bajo la influencia de sus propias estrellas. gravedad. Estas nubes están compuestas principalmente de hidrógeno con algo de helio y algunos elementos más pesados, a estos últimos los astrónomos los llaman “metales”. Y cuando las nubes alcanzan una determinada densidad y temperatura como consecuencia de este colapso, se produce un proceso conocido como fusión nuclear se desencadena en el interior. Ese mecanismo de fusión convierte el hidrógeno de las nubes átomos a los átomos de helio, forma una gran cantidad de energía y así nace una estrella.
Sin embargo, un problema subyacente en esta historia es que las nubes de gas giran como resultado de poseer momento angular, y la física dice que el momento angular debe conservarse. Esto se combina con el hecho de que el diámetro cada vez más reducido de la nube (a medida que se convierte en una estrella similar a un orbe) significa que rotaría más rápidamente. tiempo. Puedes pensar en ello como el equivalente cósmico de un patinador sobre hielo que junta sus brazos para girar más rápido.
Girar más rápido también genera fuerzas centrífugas más intensas, alejando la materia del eje de rotación que se encuentra en el centro de la estrella en formación, desgarrándolas efectivamente. Esto podría ser fatal para una estrella joven, o “protoestrella”, si se arroja suficiente material desde el centro de la nube que colapsa y no queda suficiente para desencadenar una fusión nuclear.
Los astrónomos llaman a este dilema el problema del momento angular de la formación estelar.
La respuesta esta soplando en el viento
Los científicos creen que una posible solución a este problema tiene que ver con la caída de materia en la región central de una nube en colapso. Potencialmente, esa materia forma un disco de acreción de gas y polvo alrededor de la protoestrella, proporcionándole la materia adicional necesaria para desencadenar la fusión nuclear si algo de material se perdiera durante toda la situación de giro rápido.
Los discos de acreción también podrían ayudar a alejar el momento angular de las protoestrellas. Esto sucedería porque, a medida que el gas hidrógeno en el gas de acreción gira, se calienta. Desde allí, electrones son despojados de protones, creando un mar de partículas cargadas llamado plasma. El movimiento de estas partículas crea una campo magnético en el disco de acreción, que a su vez influye en el flujo del plasma; parte del plasma incluso se aleja a través de las líneas del campo magnético. Estas gotas de plasma desbocadas pueden eventualmente colisionar con materia eléctricamente neutra y arrastrar la materia en un “viento de disco” que también transporta parte del momento angular de la materia.
Esa pérdida de momento angular comienza a frenar el giro de la protoestrella central, creen los expertos, disminuyendo las fuerzas centrífugas y posiblemente resolviendo el problema del momento angular. Pero lo que hasta ahora le ha faltado a esta hipótesis plausible era evidencia observacional.
Esto se debe en parte a que, desde nuestra perspectiva en la Tierra, un disco de acreción alrededor incluso de una estrella local en ciernes es extremadamente pequeño.
Luego, después de 20 años de búsqueda de evidencia de este tipo por parte de los astrónomos, en 2009, Launhardt y sus colegas lograron observar el flujo de material alrededor de una estrella joven en CB26, uno de los sistemas de discos más cercanos conocidos alrededor de una protoestrella. Las observaciones se realizaron con una serie de antenas llamadas interferómetro Plateau de Bure, que en conjunto actúan como un radiotelescopio único y masivo capaz de detectar características de emisión incluso de moléculas individuales. Centrándose en las emisiones de monóxido de carbono, el equipo observó el cambio de luz indicativo del movimiento alejándose de la Tierra: el estiramiento de las longitudes de onda llamado corrimiento al rojo– y la compresión de longitudes de onda hacia Tierra – Cambio azúl.
Esto demostró que el gas en este disco de acreción demuestra el tipo de movimiento característico de un “viento de disco” giratorio de moléculas que se llevan el momento angular y emergen del disco como un tornado giratorio. Sin embargo, lo que Launhardt y sus colegas no pudieron determinar a partir de este conjunto de mediciones en 2009 fue a qué distancia el viento transportaba la materia de la joven estrella central. Esa parte es clave para comprender si el viento podría estar eliminando suficiente momento angular de la estrella en formación para evitar realmente que se destroce.
En esta nueva investigación, Launhardt y su equipo realizaron más observaciones del sistema de discos de acreción y su protoestrella en una resolución mucho mayor. Esto se logró configurando las antenas de radio del observatorio Plateau de Bure para que estuvieran mucho más separadas que durante las primeras observaciones del equipo. Los investigadores también aplicaron un sofisticado esquema de modelado para distinguir entre las contribuciones de materia del disco y el material proveniente del viento del disco.
Esto les permitió medir por primera vez las dimensiones del flujo de materia de forma cónica cerca del disco; Descubrieron que el diámetro en la base del flujo de salida era aproximadamente 3 veces la distancia entre la Tierra y Neptuno. Eso es aproximadamente 8,1 mil millones de millas. Lo que esto significa es que el viento del disco es lo suficientemente ancho como para llevarse una cantidad significativa de momento angular y, por lo tanto, es capaz de proteger a las protoestrellas para que no se desgarren.
El equipo ahora tiene la intención de investigar esta protoestrella en CB26, posiblemente utilizando el interferómetro Plateau de Bure mejorado. Desde entonces, el observatorio pasó a llamarse Noema y tiene un número de antenas duplicado: 12.
La investigación del equipo fue publicada el 17 de octubre en la revista Astronomía y Astrofísica.