Observaciones de la Pequeña Nube de Magallanes brindan información sobre la formación estelar en el Universo temprano        

Por: Universidad de Kyushu.

20 de febrero de 2025

Imagen en el infrarrojo lejano de la Pequeña Nube de Magallanes observada por el Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea (ESA). Los círculos indican las posiciones observadas por el telescopio ALMA, con la correspondiente imagen ampliada de la nube molecular observada a partir de las ondas de radio emitidas por el monóxido de carbono. Las imágenes ampliadas enmarcadas en amarillo indican estructuras filamentosas. Las imágenes enmarcadas en azul indican formas esponjosas. Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tokuda et al., ESA/Herschel.

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 podrían 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 unos 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.

“Aunque 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 desafiante. El universo primitivo era muy diferente al actual, estaba 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”, explica Kazuki Tokuda, investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Kyushu y primer autor del estudio.

El equipo se centró en la Pequeña Nube de Magallanes (SMC), una galaxia enana cercana a la Vía Láctea, a unos 20000 años luz de la Tierra. La SMC contiene solo 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 10000 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.

“En total, hemos recopilado y analizado datos de 17 nubes moleculares. En cada una de ellas se formaban estrellas bebés con una masa 20 veces superior a la del Sol”, señala Tokuda. “Hemos descubierto que aproximadamente el 60% de las nubes moleculares que hemos observado tienen una estructura filamentosa con un ancho de unos 0,3 años luz, pero el 40% restante tiene una forma 'esponjosa'. Además, la temperatura en el interior de las nubes moleculares filamentosas es más alta que la de las nubes moleculares esponjosas”.

Esta diferencia de temperatura entre las nubes filamentosas y las nubes esponjosas probablemente se deba al tiempo transcurrido desde que se formaron. Al principio, todas las nubes eran filamentosas y tenían temperaturas altas debido a que chocaban 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 provoca más turbulencia y suaviza la estructura filamentosa, lo que da lugar a 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 otro lado, si la estructura filamentosa no se puede mantener, puede ser difícil que surjan este tipo de estrellas. “Este estudio indica que el medio ambiente, 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.

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