Astrofísica: la infancia de las estrellas da forma a la evolución estelar


Nebulosa de la Tarántula: En esta famosa región de formación de estrellas en nuestra galaxia vecina, la Gran Nube de Magallanes, muchas estrellas jóvenes aún se encuentran en sus nubes moleculares. Crédito: Telescopio espacial James Webb

En los modelos clásicos de evolución estelar, hasta ahora se ha dado poca importancia a la evolución temprana de las estrellas. Thomas Steindl, del Departamento de Astrofísica y Física de Partículas de la Universidad de Innsbruck, muestra ahora por primera vez que la biografía de las estrellas está determinada por su etapa inicial. El estudio fue publicado en Nature Communications.

Desde bebés hasta adolescentes, las estrellas en sus «años jóvenes» son un gran desafío para la ciencia. El proceso de formación estelar es particularmente complejo y difícil de mapear en modelos teóricos. Una de las pocas formas de aprender más sobre la formación, estructura o edad de las estrellas es observar sus oscilaciones. «Al igual que la exploración del interior de la Tierra con la ayuda de la sismología, también podemos hacer declaraciones sobre su estructura interna y, por lo tanto, también sobre la edad de las estrellas en función de sus oscilaciones», dice Konstanze Zwintz.

El astrónomo es considerado un pionero en el joven campo de la astrosismología y dirige el grupo de investigación Stellar Evolution and Asteroseismology en el Instituto de Astrofísica y Física de Partículas de la Universidad de Innsbruck. El estudio de las oscilaciones estelares ha evolucionado significativamente en los últimos años porque las posibilidades de observación precisa a través de telescopios en el espacio como TESS, Kepler y James Webb han mejorado en muchos niveles. Estos avances ahora también arrojan nueva luz sobre las teorías de la evolución estelar que tienen décadas de antigüedad.

Un nuevo modelo a la hora cero de las estrellas adultas

La estrella joven en el centro está en una nube molecular y está envuelta por un disco. En las primeras etapas de su vida, la estrella atrae numerosos materiales, por ejemplo, a través de campos magnéticos, que se remezclan constantemente en la turbulencia. El interior de la joven estrella está impregnado de pulsaciones. Crédito: Mirjana Keser

Las estrellas se llaman «niños» siempre que no estén quemando hidrógeno en helio en sus núcleos. En esta etapa, están en la secuencia previa a la principal; después de la ignición, se vuelven adultos y pasan a la secuencia principal.

«Hasta ahora, la investigación sobre estrellas se ha centrado principalmente en estrellas adultas, como nuestro sol», dice Thomas Steindl, miembro del grupo de investigación de Konstanze Zwintz y autor principal del estudio. «Aunque suene contradictorio a primera vista, hasta ahora se ha prestado poca atención a la evolución de la secuencia previa a la principal porque la fase es muy turbulenta y difícil de modelar. Solo los avances tecnológicos de los últimos años nos permiten una mayor aproximación». mire la infancia de las estrellas, y por lo tanto en ese momento cuando la estrella comienza a fusionar hidrógeno en helio «.

En su estudio actual, los dos investigadores de Innsbruck ahora presentan un modelo que se puede usar para representar de manera realista las primeras fases de la vida de una estrella mucho antes de que se conviertan en adultos. El modelo se basa en el programa de evolución estelar de código abierto MESA (Módulos para Experimentos en Astrofísica Estelar). Inspirado por una charla dada por el astrónomo Eduard Vorobyov de la Universidad de Viena en una reunión de 2019, Thomas Steindl pasó meses refinando el método para usar este código de evolución estelar para recrear la fase caótica de la formación estelar temprana y luego predecir sus oscilaciones específicas.

La línea azul muestra la evolución de una estrella antes de la transición a la secuencia principal (punto azul) según los modelos clásicos aplicados desde la década de 1950. La línea blanca representa la representación realista resultante del nuevo modelo de Thomas Steindl: los años «salvajes» de la estrella desde la infancia hasta la adolescencia, con la evolución de derecha a izquierda en la imagen. Crédito: Universidad de Innsbruck

«Nuestros datos muestran que las estrellas en la secuencia preprincipal toman un curso muy caótico en su evolución. A pesar de su complejidad, ahora podemos usarlo en nuestro nuevo modelo teórico». dijo Steindl. Así, el astrónomo demuestra que la forma en que se forma la estrella tiene un impacto en el comportamiento de oscilación incluso después de la ignición de la fusión nuclear en la secuencia principal: «La infancia tiene una influencia en las pulsaciones posteriores de la estrella: Esto suena muy simple, pero estaba fuertemente en duda. La teoría clásica asume que el tiempo antes de la ignición es simplemente irrelevante. Esto no es cierto: comparable a un instrumento musical, incluso las diferencias sutiles en la composición conducen a cambios significativos en el tono. Por lo tanto, nuestros modelos modernos mejoran describir las oscilaciones en estrellas reales».

Konstanze Zwintz dice: «Ya estaba convencido hace unos 20 años, cuando vi por primera vez la oscilación de una estrella joven frente a mí en la pantalla, que algún día podría demostrar la importancia de la evolución estelar temprana en el ‘ «estrella adulta. Gracias al gran trabajo de Thomas Steindl, ahora hemos tenido éxito: Definitivamente un momento eureka para nuestro grupo de investigación y otro hito para una mejor comprensión de los pasos de crecimiento de las estrellas».

Con información de Phys.org

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