Hacer estrellas es un asunto complicado. Aunque el proceso lleva mucho más tiempo que cualquier vida humana, hemos estudiado suficientemente sus diversas etapas en viveros estelares repartidos por nuestra galaxia para obtener una comprensión general decente de cómo funciona. En general, comienza con una enorme nube arremolinada de gas y polvo cósmico, como la nebulosa de orión que actualmente adorna nuestros cielos invernales. Los movimientos en la nube pueden dar lugar a tenues grupos de material. Si un grupo de este tipo crece lo suficiente, puede ganar la fuerza gravitacional necesaria para colapsar y volverse aún más denso, absorbiendo más materia de la nube circundante todo el tiempo.
A medida que este grupo en colapso se fusiona, la materia que cae amplifica cualquier movimiento de rotación en el gas, lo que hace que el grupo gire y se aplane formando un disco con una estrella naciente brillante en el centro. Esta protoestrella se vuelve más caliente y masiva a medida que se alimenta del gas que fluye desde ese disco. Con el tiempo, gana masa suficiente para apretar los átomos de hidrógeno en su núcleo de alta presión con tanta fuerza que se fusionan, transformándose en helio y liberando enormes cantidades de energía. En este punto nace literalmente una estrella.
Aunque el sol central es, bueno, la “estrella” de este espectáculo, el disco que lo alimenta de material desempeña un papel de apoyo crucial, tanto para el nacimiento estelar como para el crecimiento de las estrellas. la aparición de planetas acompañantes. Tuvimos visto tales discos alrededor de muchas estrellas aún en formación en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, pero nunca fuera de ella, hasta ahora.
Los astrónomos han detectado por primera vez un disco de material giratorio alrededor de una estrella muy joven en otra galaxia., y el descubrimiento ya ofrece nuevos conocimientos sobre cómo se forman las estrellas en diferentes condiciones cósmicas. Los resultados fueron publicado en la revista Naturaleza.
La galaxia en cuestión es la Gran Nube de Magallanes (LMC), un pequeño satélite de la Vía Láctea que se encuentra aproximadamente a 160.000 años luz de la Tierra. Este compañero galáctico cercano es visible a simple vista en el hemisferio sur, pero nunca alcanza su punto máximo sobre el horizonte del cielo nocturno en la mayoría de las latitudes septentrionales. Hace unos años los astrónomos echaron un vistazo a la nebulosa gaseosa LH 117 (también conocido como NGC 2122), una espectacular fábrica estelar en el LMC llena de cientos de estrellas, y descubrió que una de estas estrellas destacaba debido a dos largos chorros de material que salían disparados de ella. Estos chorros son comunes alrededor de estrellas recién nacidas.
Aunque los detalles de cómo surgen exactamente estos chorros aún no están claros, los campos magnéticos en el disco deben estar involucrados de alguna manera. El gas en el disco está muy caliente, lo suficientemente caliente como para arrancar electrones de sus átomos originales en un proceso llamado ionización. El gas ionizado, o plasma, crea un campo magnético interno a medida que se mueve, de modo que el plasma que gira en espiral hacia la estrella central del disco gana un campo magnético cada vez más intenso. El rápido movimiento orbital del plasma también enrolla este fuerte campo magnético como espaguetis alrededor de un tenedor que gira. Justo en el centro, muy cerca de la propia estrella, El campo magnético estalla hacia afuera (arriba y abajo en relación con el disco) en vórtices gemelos que arrastran material consigo.. Estos tornados estelares crean chorros y pueden transportar tanta energía que la materia que contienen es expulsada a muy alta velocidad, a veces a más de 300.000 kilómetros por hora. Este tipo de objetos se llaman Objetos Herbig-Harou objetos HH.
El campo magnético fuertemente enrollado mantiene los chorros enfocados, por lo que a menudo se extienden a grandes distancias. La estrella que llamó la atención de los astrónomos, llamada HH 1177, tiene chorros que abarcan la asombrosa cifra de 33 años luz de punta a punta. Incluso podemos decir en qué dirección apuntan estos chorros en el espacio; la luz de un chorro se desplaza hacia el azul, con longitudes de onda comprimidas y acortadas por el movimiento de su fuente hacia un observador. Este avión apunta hacia nosotros. El otro chorro se desplaza al rojo, apunta y se aleja de nosotros de tal manera que las longitudes de onda de su luz emitida se estiran y se hacen más largas.
La direccionalidad bipolar de los chorros implica fuertemente que debe haber un disco giratorio en su origen que los enfoca y alimenta a la estrella. Los indicios de un disco de este tipo eran evidentes en las imágenes originales del Telescopio muy grande en Chile. Sin embargo, en busca de pruebas, los astrónomos recurrieron a el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, o ALMA, también ubicada en el desierto alto de Chile. ALMA puede crear mapas de alta resolución de la distribución espacial de gases como el monóxido de carbono y el monosulfuro de carbono (que se ven comúnmente alrededor de estrellas jóvenes). También puede medir las longitudes de onda exactas de la luz emitida por dichas moléculas, lo que puede revelar su movimiento hacia o alejándose de nosotros mediante desplazamientos al azul y al rojo.
Lo que el equipo encontró fue una prueba irrefutable, o al menos un disco humeante: muy cerca de la estrella, en la base de los chorros, estaba el signo revelador de un disco giratorio, con gas desplazado al azul en un lado moviéndose hacia nosotros y gas desplazado al rojo. por el otro alejándose. Nuestra visión de HH 1177 es, por lo tanto, muy parecida a estar frente a un tiovivo y observar cómo gira en sentido antihorario: los llamativos caballos de plástico de la izquierda se mueven hacia usted y los de la derecha se alejan. El gas en el disco de HH 1177 exhibe exactamente este mismo tipo de movimiento.
Este descubrimiento extragaláctico es más que simplemente un nuevo récord para el disco de formación estelar más lejano jamás visto. También proporciona un hermoso ejemplo de nacimiento estelar en comparación con lo que vemos en nuestra propia galaxia. La estrella en el corazón de HH 1177 es masiva, probablemente una docena de veces la masa de nuestro sol. En la Vía Láctea, estrellas tan masivas suelen estar incrustadas en espesas nubes de polvo opacolo que dificulta su estudio directo.
Pero la Gran Nube de Magallanes es diferente. Su gas y sus estrellas están relativamente pobres en elementos pesados como carbono y hierro, en comparación con el material de la Vía Láctea, lo que cambia la apariencia y el comportamiento de esta pequeña galaxia. En particular, debido a que el polvo está hecho de elementos más pesados como el carbono y el silicio, hay menos en la LMC que en nuestra galaxia, y eso nos da una visión más clara de las estrellas masivas que nacen allí. HH 1177 es la primera estrella masiva que los astrónomos han visto sin oscurecimiento en esta etapa de la evolución estelar.
El disco también es diferente de sus homólogos de la Vía Láctea. Es voluminoso, de dos a cuatro veces la masa del Sol por sí solo, y en nuestra galaxia los discos que son tan densos tienden a fragmentarse y romperse. Sin embargo, el disco alrededor de HH 1177 parece estar estable. Sus descubridores piensan que esto también se debe a la menor abundancia de elementos pesados en el LMC. Las estrellas con escasos elementos pesados a menudo emiten más radiación ultravioleta, que puede calentar más eficientemente el gas circundante. Ese puede ser el caso aquí. Un gas más caliente en un disco significa que el disco tiene más presión interna para resistir la atracción interna de su propia gravedad, manteniendo el disco estable como un neumático de bicicleta resistente y bien inflado.
Aparte de eso, sin embargo, HH 1177 se parece notablemente a la generación de estrellas jóvenes masivas de nuestra propia galaxia en la misma etapa de desarrollo. Esta similitud sugiere que las estrellas en otras galaxias se forman de manera muy similar a como lo hacen aquí en la Vía Láctea, pero como hemos visto, todavía puede haber diferencias que se revelan en los detalles.
Esto es fundamental para nuestra comprensión de la complejidad dinámica de cómo las estrellas y los planetas nacen a partir de discos; Usamos la física de la gravedad, la radiación, la dinámica de los gases, el magnetismo y más para predecir cómo se comportan dichos objetos. Y al ver cómo se desarrolla el proceso en diferentes condiciones, podemos superar los límites de nuestros modelos para aprender cómo funcionan bajo estrés. Si permanecen intactos, también lo hará nuestra confianza en su exactitud; si se rompen, entonces deben persistir lagunas importantes en nuestras explicaciones del nacimiento estelar.
Las regiones de formación estelar ricas en gas se encuentran esparcidas por toda la Gran Nube de Magallanes; El disco de HH 1177 es el primero que vemos directamente allí, pero no será el último. Cada una que encontremos será un paso más hacia la comprensión de cómo nacen las estrellas y cómo llegamos a existir.