Espeluznante: astrónomos descubrieron estrellas con brazos


Usando el Observatorio ALMA, los astrónomos han descubierto una estrella masiva inusual cerca del centro de nuestra galaxia, una estrella que tiene dos brazos espirales. Los brazos son parte de un disco de acreción, un amplio disco de polvo y gas que rodea a la protoestrella. Si bien esta no es la primera estrella que se ve con características similares a brazos tan raras, los investigadores dicen que creen que pueden rastrear la formación de los brazos espirales hasta un encuentro cercano que la estrella tuvo con otro objeto.

Las ilustraciones tres inferiores, partiendo de la esquina inferior izquierda, corresponden a la simulación informática del sistema en el momento del encuentro cercano, 4.000 años después y 8.000 años después, respectivamente. En la representación superior, surgió a partir de las observaciones de ALMA, se aprecia el disco con los brazos en espiral y los dos objetos que lo rodean. Esta imagen muestra cómo era el sistema 12.000 años después del encuentro. Créditos: Lu et al.

Los discos de acreción, también conocidos como discos protoestelares, generalmente se forman rápidamente alrededor de estrellas jóvenes y, con el tiempo, los discos pueden extenderse a distancias cientos de veces más grandes que la estrella naciente. Los astrónomos dicen que los discos son esenciales para la formación de estrellas porque alimentan continuamente gas del entorno circundante a las estrellas en crecimiento.

Debido a los observatorios más nuevos con capacidades de observación submilimétricas como ALMA (Atacama Large Millimeter Array (ALMA) en el desierto de Atacama en Chile, los astrónomos han podido estudiar protoestrellas distantes en los últimos años. Esto ha llevado a una gran cantidad de avances teóricos y de observación. Sin embargo, gran parte de las observaciones previas de estos objetos han sido para estrellas similares al Sol de menor masa.

La estrella observada en este estudio está cerca del centro galáctico y es una estrella temprana de tipo O que es extremadamente caliente (más de 30 000 Kelvin) y masiva, con 32 masas solares. El disco es gigantesco, con un diámetro de unas 4.000 unidades astronómicas.

Dado que hasta ahora se han observado tan pocas estrellas de este tipo, los investigadores dicen que aún no está claro si los discos de acreción juegan un papel en su formación y, de ser así, cómo. Estas estrellas masivas son mucho más luminosas que el Sol, varios cientos de miles de veces más grandes, lo que impacta fuertemente en el medio ambiente de toda la galaxia. Por lo tanto, dicen los investigadores, comprender la formación de estrellas masivas es de gran importancia.

“Este sistema se encuentra entre las protoestrellas más masivas con discos de acreción y representa la primera imagen directa de un disco de acreción protoestelar en el Centro Galáctico”, dijo Qizhou Zhang en un comunicado de prensa. Zhang es coautor del estudio, del Centro Smithsonian de Astrofísica de Harvard. «El descubrimiento sugiere que la formación de estrellas tempranas masivas de tipo O pasa por una fase con discos de acreción involucrados».

La región central de la Vía Láctea, conocida como el centro galáctico, está a unos 26.000 años luz de la Tierra y sirve como un entorno de formación de estrellas único e importante. El agujero negro supermasivo Sagitario A*, que se encuentra en el mismo centro de la Vía Láctea, es el objeto más conocido de la región.

Además, existe una enorme reserva de gas molecular denso, principalmente hidrógeno molecular (H2), que es la materia prima para la formación de estrellas. El gas comenzará a formar estrellas una vez que se inicie el colapso gravitatorio. Sin embargo, las observaciones directas de las regiones de formación de estrellas alrededor del centro galáctico son un desafío, dada la considerable distancia y la contaminación del gas de primer plano entre el centro galáctico y la Tierra. Se necesita una resolución muy alta, combinada con una alta sensibilidad, para resolver los detalles de la formación estelar en esta región.

Sin embargo, lo más interesante es que el disco de acreción muestra claramente dos brazos espirales. Los astrónomos han visto brazos espirales antes, ya que se encuentran comúnmente en galaxias espirales y de molinete donde cientos de millones de estrellas se juntan en espiral alrededor de un núcleo común. Sin embargo, encontrar un caso claro de brazos espirales alrededor de una estrella individual es muy inusual.

«El disco es gravitacionalmente estable con dos espirales incrustadas», escribió el equipo en su artículo, publicado en Nature Astronomy. «Un análisis combinado de soluciones analíticas y simulaciones numéricas demuestra que el escenario más probable para formar espirales es a través de perturbaciones externas inducidas por un sobrevuelo cercano, y se identifica uno de esos perturbadores con los parámetros esperados».

Los investigadores detectaron un objeto de unas tres masas solares a unas 8.000 unidades astronómicas de distancia del disco. A través de análisis y simulaciones numéricas, reproducen un escenario en el que un objeto pasó volando por el disco hace más de 10.000 años y lo perturbó, lo que llevó a la formación de brazos espirales.

“La simulación numérica coincide perfectamente con las observaciones de ALMA. Concluimos que los brazos espirales en el disco son reliquias del sobrevuelo del objeto intruso”, dice Xing Lu, autor principal e investigador asociado del Observatorio Astronómico de Shanghai de la Academia de Ciencias de China.

Los astrónomos dicen que este hallazgo demuestra que los discos de acreción en las primeras etapas evolutivas de la formación estelar están sujetos a procesos dinámicos frecuentes, como sobrevuelos, que influirían sustancialmente en la formación de estrellas y planetas.

El equipo notó que también han ocurrido sobrevuelos similares en nuestro Sistema Solar: un sistema estelar binario conocido como la Estrella de Scholz voló por el sistema solar hace unos 70,000 años, probablemente penetrando a través de la nube de Oort y enviando cometas al sistema solar interior. Los investigadores dijeron que en un entorno de alta densidad de estrellas como el centro galáctico, es probable que sean frecuentes sobrevuelos similares.

“La formación de estrellas debería ser un proceso dinámico, con muchos misterios aún sin resolver”, dice Lu. «Con más próximas observaciones de ALMA de alta resolución, esperamos desentrañar estos misterios en la formación de estrellas».

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