Observado el “primer corazón” de una estrella

La nube molecular de Perseo. Crédito: Gerhard Bachmayer.
La nube molecular de Perseo. Crédito: Gerhard Bachmayer.

Los astrónomos observan una etapa crítica en la formación de las estrellas, su “primer corazón hidrostático”

Un equipo de investigación hispanofrancés logra identificar signos de la presencia de un “primer corazón hidrostático” en una protoestrella en la nube molecular de Perseo. Se trata de una etapa crítica y agitada en la evolución de la nube protoestelar antes de acabar convirtiéndose en una estrella. Esta fase, de corta duración en escalas de tiempo astronómico, es muy difícil de observar. El trabajo, que cuenta con la participación de miembros de ASTROMOL, se publica el 12 de mayo de 2015 en la revista Astronomy and Astrophysics.

Las estrellas se forman por colapso gravitatorio en nubes moleculares frías y densas. El efecto combinado de la rotación de la materia y el campo magnético proporcionan una dirección privilegiada a la contracción, lo cual conduce a la formación de un disco giratorio que alimentará a la estrella naciente y en el que pueden formarse planetas una vez la estrella haya alcanzado la madurez. Asociado a ese disco, un chorro perpendicular al mismo permite evacuar el momento angular [1]. En esta teoría, la formación del primer corazón hidrostático es una etapa esencial.

Según afirma Asunción Fuente (Observatorio Astronómico Nacional, IGN), coautora del artículo y miembro de ASTROMOL, “En esta etapa, el gas ya se ha calentado y se encuentra muy comprimido, pero las temperaturas y las densidades no son aún lo suficientemente altas como para disociar las moléculas de hidrógeno. La contracción se desacelera mientras las temperaturas siguen subiendo hasta el momento en que el hidrógeno se disocia, lo cual reinicia el colapso gravitacional”.

Esto conducirá, finalmente, a la formación de una protoestrella en la que van a empezar a darse las condiciones necesarias para que se desencadenen las reacciones nucleares. Al mismo tiempo aparece un flujo relativamente lento que evacua material. Esta etapa de “primer corazón hidrostático” es muy corta en escalas de tiempo astronómico, ya que dura alrededor de unos mil años.

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Esto conducirá, finalmente, a la formación de una protoestrella en la que van a empezar a darse las condiciones necesarias para que se desencadenen las reacciones nucleares. Al mismo tiempo aparece un flujo relativamente lento que evacua material. Esta etapa de “primer corazón hidrostático” es muy corta en escalas de tiempo astronómico, ya que dura alrededor de unos mil años.

Para Maryvonne Gerin (LERMA, Observatorio de París, CNRS y Universidad de la Sorbona, Francia), autora principal del estudio, “Este tipo de objeto, tan efímero -aunque indispensable para poner a prueba las teorías de formación estelar- es muy escaso y, por tanto, difícil de identificar sin ambigüedades”.

Sin embargo, la nube molecular de Perseo alberga varios candidatos, y las observaciones llevadas a cabo con el interferómetro de Plateau de Bure (Francia) [2] aportan información esencial sobre dos de ellos (B1b-N y B1b-S), ubicados en la densa nube Barnard 1b. Los investigadores han observado el flujo molecular que emana de estos dos objetos, determinando sus tamaños, velocidades y edades.

Tanto la edad como el tamaño de este aluvión de materia son parámetros muy importantes: para que estos candidatos sean realmente primeros corazones hidrostáticos, sus flujos deben ser necesariamente jóvenes (menos de mil años) y, por tanto, pequeños.

Para determinar estas características –indica José Cernicharo, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), coautor del trabajo y responsable de ASTROMOL-, nos centramos en observaciones del metanol (CH3OH) y el formaldehído (H2CO) contenido en estos flujos”.

Las observaciones han revelado que cada una de las dos fuentes protoestelares está asociada a un flujo molecular de pequeño tamaño. Las propiedades de estos flujos han permitido determinar el balance energético y el momento angular para cada fuente y se han comparado con las predicciones de los modelos de colapso gravitatorio en un medio magnetizado.

 

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La fuente B1b-S está ya en una fase muy activa en cuanto a velocidad y tamaño del flujo molecular como para encontrarse en la etapa de primer corazón hidrostático. Sin embargo, sigue siendo muy joven. Por otro lado, las propiedades dinámicas de la fuente B1b-N son totalmente compatibles con los de un primer corazón hidrostático. Aunque todavía no es posible afirmarlo con total certeza, la fuente B1b-N es el candidato más prometedor encontrado hasta ahora. Tal vez estemos siendo testigos de esta etapa crítica de la vida de las estrellas.

Notas

[1] La conservación del momento angular es un efecto físico bien conocido que refleja el aumento de la velocidad de rotación a medida que el material se contrae (como cuando un patinador acelera una pirueta, pegando los brazos al cuerpo). Este aumento en la velocidad de rotación frena el colapso. Por lo tanto, para permitir la formación de una estrella, esta desaceleración de la rotación es esencial, ya que aleja el momento angular del objeto central. Este es el papel que juegan tanto el chorro como el flujo molecular.

[2] Las observaciones de este estudio han sido llevadas a cabo con el interferómetro de Plateau de Bure, del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM). El IRAM ha sido creado por el Centro Nacional de Investigación Científica (Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS, Francia), y el Instituto Max-Planck (Alemania), a quienes posteriormente se unió el Instituto Geográfico Nacional (IGN) de España. IRAM gestiona un radiotelescopio de 30 m de diámetro en Pico Veleta (España) y un interferómetro de 7 antenas de 15 m de diámetro en Plateau de Bure, en los Alpes franceses, incluyendo la extensión a 10 antenas en marcha (proyecto NOEMA).

Más información

Este trabajo se ha presentado en el artículo científico “Nascent bipolar outflows associated with the first hydrostatic core candidates Barnard 1b-N and 1b-S, publicado en la revista Astronomy and Astrophysics el 12 de mayo de 2015, y cuyos autores son Maryvonne Gerin (LERMA, Observatorio de París, CNRS; Universidad de la Sorbona, UPMC, Universidad de París 06, Francia); Jérôme Pety (LERMA, Observatorio de París, CNRS; Instituto de Radioastronomía Milimétrica, IRAM, Francia); Asunción Fuente (Observatorio Astronómico Nacional, OAN,IGN, España); José Cernicharo (Grupo de Astrofísica Molecular del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, ICMM-CSIC, España); Benoit Commerçon (Centro de Investigación Astronómica de Lyon (CRAL); Ecole Normale Supérieure, Francia), y Nuria Marcelino (Instituto Nacional de Astrofísica/Instituto de Radioastronomía, INAF/IRA, Italia).

Enlaces:

– Artículo científico: “Nascent bipolar outflows associated with the first hydrostatic core candidates Barnard 1b-N and 1b-S
Página web del Consolider Ingenio 2010 ASTROMOL.
 

Pies de imagen:

Imagen 1: La nube molecular de Perseo. Crédito: Gerhard Bachmayer.

Imagen 2: Intensidad de la línea de formaldehído y zooms sobre los campos de velocidad que rodean a cada fuente. Los contornos púrpura indican la intensidad de la emisión en continuo a la misma frecuencia, y por tanto la posición de las protoestrellas. B1bN se encuentra en la parte superior de la imagen, B1b-S está en la zona inferior. Puede verse la diferencia de tamaño y velocidad entre los chorros moleculares asociados a estos dos objetos.

Imagen 3: Imágenes en cuatro longitudes de onda de las transiciones de metanol detectadas. Los contornos indican la distribución espacial de la emisión de cada línea de metanol. Destaca el hecho de que la emisión está dominada por los flujos moleculares.

Contacto para prensa:

Natalia Ruiz Zelmanovitch,
Responsable de Comunicación de Consolider ASTROMOL
Grupo de Astrofísica Molecular del ICMM (CSIC)
Teléfono: (+34) 91 334 9000 (ext.: 368)
nzelman@icmm.csic.es

 

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