Las estrellas se forman en regiones del espacio conocidas como viveros estelares, donde altas concentraciones de gas y polvo se unen para formar una estrella bebé. También llamadas nubes moleculares, estas regiones del espacio pueden ser masivas, abarcar cientos de años luz y formar miles de estrellas. Y aunque sabemos mucho sobre el ciclo de vida de una estrella gracias a los avances en tecnología y herramientas de observación, los detalles precisos siguen siendo oscuros. Por ejemplo, ¿las estrellas se formaron de esta manera en el universo primitivo?
En un artículo publicado en The Astrophysical Journal, investigadores de la Universidad de Kyushu, en colaboración con la Universidad Metropolitana de Osaka, han descubierto que en el universo primitivo, algunas estrellas pueden haberse formado en nubes moleculares «esponjosas». Los resultados se obtuvieron a partir de observaciones de la Pequeña Nube de Magallanes y pueden proporcionar una nueva perspectiva sobre la formación de estrellas a lo largo de la historia del universo.
En nuestra galaxia, la Vía Láctea, las nubes moleculares que facilitan la formación de estrellas tienen una estructura «filamentosa» alargada de aproximadamente 0,3 años luz de ancho. Los astrónomos creen que nuestro sistema solar se formó de la misma manera, cuando una gran nube molecular filamentosa se desintegró para formar un huevo estelar, también llamado núcleo de nube molecular. A lo largo de cientos de miles de años, la gravedad atrajo gases y materia hacia los núcleos para crear una estrella.
«Incluso hoy en día, nuestra comprensión de la formación de estrellas aún está en desarrollo, comprender cómo se formaron las estrellas en el universo primitivo es aún más difícil», explica Kazuki Tokuda, investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Kyushu y primer autor del estudio.
«El universo primitivo era bastante diferente al actual, poblado principalmente por hidrógeno y helio. Los elementos más pesados se formaron más tarde en estrellas de gran masa. No podemos retroceder en el tiempo para estudiar la formación de estrellas en el universo primitivo, pero podemos observar partes del universo con entornos similares al universo primitivo».
El equipo se centró en la Pequeña Nube de Magallanes (SMC), una galaxia enana cercana a la Vía Láctea, a unos 20.000 años luz de la Tierra. La SMC contiene sólo alrededor de una quinta parte de los elementos pesados de la Vía Láctea, por lo que está muy cerca del entorno cósmico del universo primitivo, hace unos 10.000 millones de años. Sin embargo, la resolución espacial para observar las nubes moleculares en la SMC era a menudo insuficiente, y no estaba claro si se podía ver la misma estructura filamentosa.
Afortunadamente, el radiotelescopio ALMA en Chile era lo suficientemente potente como para capturar imágenes de mayor resolución de la SMC y determinar la presencia o ausencia de nubes moleculares filamentosas.
«En total, recopilamos y analizamos datos de 17 nubes moleculares. Cada una de estas nubes moleculares tenía estrellas bebé en crecimiento con una masa 20 veces mayor que la de nuestro Sol», continúa Tokuda. «Descubrimos que aproximadamente el 60% de las nubes moleculares que observamos tenían una estructura filamentosa con un ancho de aproximadamente 0,3 años luz, pero el 40% restante tenía una forma ‘esponjosa’. Además, la temperatura dentro de las nubes moleculares filamentosas era más alta que la de las nubes moleculares esponjosas».
Es probable que esta diferencia de temperatura entre las nubes filamentosas y esponjosas se deba al tiempo transcurrido desde que se formó la nube. Inicialmente, todas las nubes eran filamentosas con altas temperaturas debido a que las nubes colisionaban entre sí. Cuando la temperatura es alta, la turbulencia en la nube molecular es débil. Pero a medida que la temperatura de la nube desciende, la energía cinética del gas entrante causa más turbulencia y suaviza la estructura filamentosa, lo que da como resultado la nube esponjosa.
Si la nube molecular conserva su forma filamentosa, es más probable que se rompa a lo largo de su larga «cuerda» y forme muchas estrellas como nuestro Sol, una estrella de baja masa con sistemas planetarios. Por otra parte, si no se puede mantener la estructura filamentosa, puede resultar difícil que surjan estrellas de este tipo.
«Este estudio indica que el entorno, como un suministro adecuado de elementos pesados, es crucial para mantener una estructura filamentosa y puede desempeñar un papel importante en la formación de sistemas planetarios», concluye Tokuda.
«En el futuro, será importante comparar nuestros resultados con observaciones de nubes moleculares en entornos ricos en elementos pesados, incluida la Vía Láctea. Estos estudios deberían proporcionar nuevos conocimientos sobre la formación y la evolución temporal de las nubes moleculares y el universo».
Con información de The Astrophysical Journal
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