En entornos tremendamente diferentes, las estrellas terminan siendo más o menos iguales


Cuando miras una región del cielo donde nacen las estrellas, ves una nube de gas y polvo y un montón de estrellas. Es realmente una vista hermosa. En la mayoría de los lugares, todas las estrellas terminan teniendo aproximadamente la misma masa. Esa masa es probablemente el factor más importante que desea saber al respecto. Dirige cuánto tiempo vivirá la estrella y cómo será su futuro. Pero, ¿qué determina su masa y la masa de sus hermanos en una guardería estelar? ¿Hay alguna fuerza gobernante que les diga qué tan masivos serán? Resulta que las estrellas lo hacen por sí mismas.

Años de observaciones muestran que no importa dónde miremos en nuestra galaxia, las estrellas en cúmulos tienen masas similares. Podrían ser cúmulos de estrellas similares al sol hasta agrupaciones de gigantes estelares masivos. Y esto es cierto ya sea que sean atractivos y jóvenes en la época moderna, o que tengan miles de millones de años. Los astrónomos de la Universidad de Texas en Austin querían saber cómo podría ser eso. Entonces, establecieron un conjunto de simulaciones, junto con colegas en California, Illinois y Massachusetts. Se centraron en algo llamado «función de masa inicial» (IMF), que esencialmente describe cuántas estrellas de varias masas se formarán en una nube de nacimiento estelar.

La Nebulosa de Orión es una de las regiones de formación estelar más cercanas a la Tierra a una distancia de 1.500 años luz. Orión se ve aquí en una imagen compuesta creada a partir de datos de Chandra y Hubble. Los tenues filamentos que ve el Hubble (rosa y violeta) son nubes de gas y polvo que proporcionan el material que utilizan las estrellas jóvenes como combustible. Las fuentes brillantes en forma de puntos (azul y naranja) son estrellas recién formadas capturadas en luz de rayos X por Chandra. Las simulaciones ahora pueden explicar las masas de estas estrellas recién formadas.

Comprender el FMI a través de simulaciones

Las simulaciones de supercomputadora fueron parte del proyecto Formación de estrellas en entornos gaseosos (STARFORGE), dirigido por Dávid Guszejnov de UT Austin y Michael Grudic de Carnegie Observatories. Ayudó al equipo de investigación a investigar algunos misterios sin resolver de la formación estelar y por qué el IMF es tan similar en diferentes partes de la galaxia. “Durante mucho tiempo, nos hemos estado preguntando por qué”, dijo Guszejnov, líder del proyecto de STARFORGE. “Nuestras simulaciones siguieron a las estrellas desde su nacimiento hasta el punto final natural de su formación para resolver este misterio”.

La respuesta fue una sorpresa. “Hemos descubierto que la formación de estrellas es un proceso de autorregulación”, dijo Guszejnov. “Las estrellas que se forman en ambientes muy diferentes tienen un IMF similar, porque la retroalimentación estelar, que se opone a la gravedad, también actúa de manera diferente, empujando las masas estelares hacia la misma distribución de masas”.

Estas simulaciones de STARFORGE son un gran avance en la comprensión del FMI. Son los primeros en rastrear la formación de estrellas individuales en una nube gigante que colapsa mientras, al mismo tiempo, capturan cómo interactúan con su entorno emitiendo luz y arrojando masa a través de chorros y vientos. Este fenómeno se llama ‘retroalimentación estelar’ y es parte del mecanismo de autorregulación que gobierna las masas estelares.

Nacimiento estelar e implicaciones

Las estrellas nacen en lotes dentro de nubes gigantes de gas y polvo. Con el tiempo, la atracción gravitacional atrae los granos de polvo junto con el gas. Eso forma grumos densos que caen hacia adentro hacia el centro de las nubes y las comprime. A medida que aumentan las densidades, también lo hacen las temperaturas. Finalmente, nace una estrella. Pero, ese no es el final de la historia.

El nacimiento de estrellas en galaxias distantes debería proceder de la misma manera que aquí, con masas similares de estrellas en cada lote creado. Vista WFC3 de M83. Crédito: NASA, ESA y Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Cada uno tiene un disco giratorio de gas y polvo a su alrededor, y ahí es donde se pueden formar los planetas. Si lo hacen, eso plantea la cuestión de si pueden convertirse en mundos que sustentan la vida. Y eso nos lleva de vuelta a la función de masa inicial. Que esos planetas puedan albergar vida depende de la masa de la estrella y de cómo se formó. Por lo tanto, comprender la formación y las masas de las estrellas que se crean en una nube dada es crucial para determinar dónde se puede formar la vida en el universo.

«Las estrellas son los átomos de la galaxia», dijo Stella Offner, profesora asociada de astronomía en la Facultad de Ciencias Naturales de UT Austin y el Instituto Oden de Ingeniería y Ciencias Computacionales. “Su distribución masiva dicta si los planetas nacerán y si la vida podría desarrollarse”.

El proceso de autorregulación de la masa entre las estrellas recién formadas no solo es importante para comprender la formación de planetas (y vida) en nuestra propia galaxia. Ese conocimiento ahora se puede usar para estudiar otras galaxias y ayudar a los astrónomos a manejar mejor los mismos procesos en galaxias distantes.

Con información de Universetoday.com

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