Cómo las protoestrellas se preparan para los planetas      

 

 

20 de febrero de 2020.

 

National Radio Astronomy Observatory (NRAO).

Traducción y comentarios: Jesús A. Guerrero O. ALDA.

 

Cómo se preparan las estrellas recién nacidas para el nacimiento de planetas

ALMA y el VLA observaron más de 300 protoestrellas y sus discos protoplanetarios jóvenes en Orión. Esta imagen muestra un subconjunto de estrellas, incluidos algunos binarios. Los datos de ALMA y VLA se complementan entre sí: ALMA ve la estructura del disco externo (visualizado en azul), y el VLA observa los discos internos y los núcleos estelares (naranja). Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Tobin; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello.

 

Un equipo internacional de astrónomos utilizó dos de los radiotelescopios  más potentes del mundo para crear más de trescientas imágenes de discos formadores de planetas alrededor de estrellas muy jóvenes en las Nubes de Orión. Estas imágenes revelan nuevos detalles sobre los lugares de nacimiento de los planetas y las primeras etapas de la formación de estrellas.

 

La mayoría de las estrellas en el Universo están acompañadas por planetas.  Estos planetas nacen en anillos de polvo y gas, llamados discos protoplanetarios. Incluso las estrellas muy jóvenes están rodeadas por estos discos. Los astrónomos quieren saber exactamente cuándo comienzan a formarse estos discos y cómo se ven. Pero las estrellas jóvenes son muy débiles, y hay densas nubes de polvo y gas que las rodean en viveros estelares. Solo los conjuntos de radiotelescopios altamente sensibles pueden detectar los pequeños discos alrededor de estas estrellas infantiles en medio del material densamente empaquetado en estas nubes.

 

Para esta nueva investigación, los astrónomos señalaron tanto la matriz muy  grande Karl G. Jansky (VLA) de la National Science Foundation como la matriz de gran milímetro / submilímetro Atacama (ALMA) a una región en el espacio donde nacen muchas estrellas: las nubes moleculares de Orión. Esta encuesta, llamada VLA / ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM), es la encuesta más grande de estrellas jóvenes y sus discos hasta la fecha.

 

Las estrellas muy jóvenes, también llamadas protoestrellas, se forman en nubes de gas y polvo en el espacio. El primer paso en la formación de una estrella es cuando estas densas nubes colapsan debido a la gravedad. A medida que la nube se colapsa, comienza a girar, formando un disco aplanado alrededor de la estrella. El material del disco continúa alimentando a la estrella y haciéndola crecer. Eventualmente, se espera que el material sobrante en el disco forme planetas.

 

Muchos aspectos sobre estas primeras etapas de la formación de estrellas, y  cómo se forma el disco, aún no están claros. Pero esta nueva encuesta proporciona algunas pistas que faltan cuando VLA y ALMA se asomaron a través de las densas nubes y observaron cientos de protoestrellas y sus discos en varias etapas de su formación.

 

Discos formadores de planetas jóvenes.

 

"Esta encuesta reveló la masa y el tamaño promedio de estos discos protoplanetarios muy jóvenes ", dijo John Tobin, del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) en Charlottesville, Virginia, y líder del equipo de encuestas. "Ahora podemos compararlos con discos más antiguos que también se han estudiado intensamente con ALMA".

 

Lo que descubrieron Tobin y su equipo es que los discos muy jóvenes  pueden tener un tamaño similar, pero en promedio son mucho más masivos que los discos más antiguos. "Cuando una estrella crece, se come más y más material del disco. Esto significa que los discos más jóvenes tienen mucha más materia prima de la que podrían formarse los planetas. Posiblemente planetas más grandes ya comienzan a formarse alrededor de estrellas muy jóvenes".

 

Cómo se preparan las estrellas recién nacidas para el nacimiento de planetas

Las nubes moleculares de Orión, el objetivo de la encuesta VANDAM. Los puntos amarillos son las ubicaciones de las protoestrellas observadas en una imagen de fondo azul hecha por Herschel. Los paneles laterales muestran nueve protoestrellas jóvenes fotografiadas por ALMA (azul) y el VLA (naranja). Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Tobin; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello; Herschel / ESA.

 

Cuatro protoestrellas especiales.

 

Entre cientos de imágenes de encuestas, cuatro protoestrellas se veían diferentes al resto y llamaron la atención de los científicos. "Estas estrellas recién nacidas se veían muy irregulares y manchadas", dijo la miembro del equipo Nicole Karnath de la Universidad de Toledo, Ohio (ahora en el Centro de Ciencias SOFIA). "Creemos que se encuentran en una de las primeras etapas de la formación de estrellas y que algunos aún no se han convertido en protoestrellas".

 

Es especial que los científicos hayan encontrado cuatro de estos objetos.  "Raramente encontramos más de un objeto irregular de este tipo en una observación", agregó Karnath, quien utilizó estas cuatro estrellas infantiles para proponer un camino esquemático para las primeras etapas de la formación de estrellas. "No estamos completamente seguros de la edad que tienen, pero probablemente sean menores de diez mil años".

 

 

Cómo se preparan las estrellas recién nacidas para el nacimiento de planetas

El esquema muestra una vía propuesta (fila superior) para la formación de protoestrellas, basada en cuatro protoestrellas muy jóvenes (fila inferior) observados por VLA (naranja) y ALMA (azul). El paso 1 representa el fragmento colapsante de gas y polvo. En el paso 2, una región opaca comienza a formarse en la nube. En el paso 3, un núcleo hidrostático comienza a formarse debido a un aumento en la presión y la temperatura, rodeado por una estructura en forma de disco y el comienzo de un flujo de salida. El paso 4 describe la formación de una protoestrella de clase 0 dentro de la región opaca, que puede tener un disco rotatoriamente soportado y salidas más bien definidas. El paso 5 es una protoestrella típica de clase 0 con flujos de salida que han atravesado la envoltura (haciéndolo ópticamente visible), un disco que se acrecenta de forma activa y rotacionalmente compatible. En la fila inferior los contornos blancos son las salidas de la protoestrella como se ve con ALMA. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), N. Karnath; NRAO / AUI / NSF, B. Saxton y S. Dagnello.

 

Para definirse como una protoestrella típica (clase 0), las estrellas no solo deben tener un disco giratorio aplanado que las rodea, sino también un flujo de salida, arrojando material en direcciones opuestas, que despeja la densa nube que rodea a las estrellas y las hace ópticamente visibles. Este flujo de salida es importante porque evita que las estrellas giren sin control mientras crecen. Pero cuando exactamente estas salidas comienzan a suceder, es una pregunta abierta en astronomía.

 

Una de las estrellas infantiles en este estudio, llamada HOPS 404, tiene un  flujo de salida de solo dos kilómetros por segundo (un flujo típico de salida de una protoestrella es entre 10 – 100 km/s). "Es un gran sol hinchado que todavía está acumulando mucha masa, pero acaba de comenzar su flujo de salida para perder el impulso angular y poder seguir creciendo", explicó Karnath. "Este es uno de los flujos de salida más pequeños que hemos visto y respalda nuestra teoría de cómo es el primer paso para formar una estrella".

 

Combinando ALMA y VLA.

 

La exquisita resolución y sensibilidad proporcionadas por ALMA y el VLA  fueron cruciales para comprender las regiones externas e internas de las protoestrellas y sus discos en esta encuesta. Si bien ALMA puede examinar el material denso y polvoriento alrededor de las protoestrellas con gran detalle, las imágenes del VLA hechas en longitudes de onda más largas fueron esenciales para comprender las estructuras internas de las más jóvenes a escalas más pequeñas que nuestro Sistema Solar.

 

"El uso combinado de ALMA y el VLA nos ha dado lo mejor de ambos  mundos", dijo Tobin. "Gracias a estos telescopios, comenzamos a comprender cómo comienza la formación de planetas".

 

Referencias :

https://phys.org/news/2020-02-newborn-stars-birth-planets.html