Algunos de los viveros estelares más espectaculares de la galaxia se asemejan a ruedas de carro cósmicas gigantes, con estructuras en forma de radios que, según los científicos, fueron esculpidas por ondas de choque de explosiones estelares y poderosos vientos estelares.
Utilizando poderosas simulaciones en 3D, investigadores de la Universidad de Kyushu y la Universidad de Nagoya en Japón descubrieron que las ondas de choque que corren a través de gigantescas nubes de gas pueden tallar los filamentos en forma de radios que a menudo se ven rodeando a las estrellas recién nacidas. Los hallazgos podrían ayudar a explicar el origen de los llamados sistemas de núcleo-filamento: extensas regiones de formación de estrellas donde largas corrientes de gas irradian hacia un denso centro central, creando un patrón que se asemeja a los radios de una rueda, según un comunicado de la Universidad de Kyushu.
“Las estrellas nacen dentro de nubes moleculares: vastas y frías nubes de gas que flotan en el espacio”, dijo en el comunicado Shingo Nozaki, autor principal del estudio. “Pero sólo se forman en las partes más frías y densas de esos viveros estelares, donde el gas puede colapsar bajo su propia gravedad. En algunas de estas regiones de formación estelar, el gas se organiza en patrones característicos de ejes y radios conocidos como sistemas de núcleos de filamentos (HFS)”.
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Los astrónomos han observado estas estructuras en toda la Vía Láctea, pero cómo se forman exactamente sigue siendo una cuestión abierta. El equipo utilizó simulaciones magnetohidrodinámicas 3D avanzadas para recrear el proceso, revelando que las ondas de choque que se propagan a través de nubes moleculares gigantes pueden generar de forma natural la sorprendente arquitectura en forma de rueda que se ve en algunos de los viveros estelares más activos de la galaxia, según el estudio.
Muchos viveros estelares contienen filamentos estrechos que canalizan el material hacia regiones centrales abarrotadas donde las estrellas se están formando activamente. Comprender cómo emergen esos filamentos es clave para comprender cómo se acumula el gas y, en última instancia, colapsa en nuevas estrellas.
Para el estudio, los investigadores construyeron una nube molecular virtual entrelazada con campos magnéticos y ejecutaron las simulaciones en ATERUI III, una supercomputadora dedicada a la investigación astronómica. Primero se vio la gravedad empujando los campos magnéticos hacia adentro, creando una configuración en forma de reloj de arena. Luego, el equipo explotó la nube con una onda de choque interestelar simulada similar a las generadas por los restos de supernova en expansión o los poderosos vientos de estrellas masivas. El resultado fue un sistema de núcleo-filamento notablemente realista.
A medida que la onda de choque atravesó la nube, encontró diferentes partes del campo magnético curvo en diferentes ángulos, creando choques oblicuos que amplificaron secciones del campo y establecieron vías preferidas para que fluyera el gas. Con el tiempo, estos canales canalizaron material en filamentos alargados que se extendían hacia un eje central, produciendo la estructura en forma de radio que se ve en las observaciones telescópicas.
Las simulaciones también rastrearon cómo se mueve la materia a través de las cunas estelares. El gas denso tiende a fluir a lo largo de los filamentos, acelerándose a medida que se acerca al cubo, mientras que el material de menor densidad entre los radios permanece relativamente quieto. Los investigadores dicen que este comportamiento puede ayudar a explicar por qué sólo una pequeña fracción del gas en las nubes moleculares finalmente forma estrellas, según el comunicado.
Modelar la interacción entre la gravedad, los campos magnéticos y las ondas de choque durante millones de años permite a los investigadores estudiar procesos que de otro modo serían difíciles de observar directamente. El trabajo futuro probará una gama más amplia de estructuras de nubes y condiciones de ondas de choque, lo que podría aclarar por qué los sistemas de núcleos de filamentos varían a lo largo de la Vía Láctea y ofrecer nuevos conocimientos sobre la formación de estrellas masivas y cúmulos estelares. Los resultados también apuntan a un ciclo cósmico más amplio de destrucción y creación, en el que las ondas de choque de las estrellas moribundas ayudan a dar forma a los entornos donde nacen nuevas estrellas.
Sus hallazgos fueron publicados el 18 de marzo en The Astrophysical Journal Letters.