Una protoestrella masiva acaba de brotar desde las profundidades de
una polvorienta incubadora de estrellas, pasando a emitir un brillo 100
veces más fuerte que antes. Este brote, aparentemente gatillado por una
avalancha de gas incubador al estrellarse contra la superficie de la
protoestrella, avala la teoría de que las jóvenes estrellas pueden
experimentar un crecimiento repentino que cambia el aspecto del medio en
que se generan.
Protoestrella brilla intensamente y
modifica su incubadora. (Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Hunter; C.
Brogan, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); NASA Spitzer)
Los astrónomos hicieron este hallazgo comparando las nuevas
observaciones del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA),
ubicado en Chile, con observaciones anteriores del Submillimeter Array
(SMA) de Hawái.
“Fuimos increíblemente afortunados de detectar esta espectacular transformación de una estrella joven y masiva”, celebra Todd Hunter, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO, en su sigla en inglés), en Charlottesville, Virginia, E.E. U.U., quien firmó en calidad de autor principal un artículo publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters. “Al estudiar una densa nube incubadora con ALMA y el SMA, pudimos observar que ocurrió una dramática modificación, cambiando por completo el aspecto de la incubadora de estrellas en un lapso sorprendentemente corto”.
En 2008, antes de que ALMA inicie sus operaciones, Hunter y sus
colegas usaron el SMA para observar una pequeña pero activa porción de
la nebulosa Pata de Gato (también conocida como NGC 6334), un complejo
incubador de estrellas situado a unos 5.500 años luz de la Tierra en
dirección de la constelación austral de Escorpio. Esta nebulosa se
asemeja en muchos aspectos a su prima, la nebulosa de Orión, que también
rebosa de estrellas jóvenes, cúmulos estelares y densos núcleos de gas a
punto de convertirse en estrellas. Sin embargo, la nebulosa Pata de
Gato fabrica estrellas a un ritmo más acelerado.
Las observaciones iniciales que realizó el SMA de esta parte de la
nebulosa, conocida como NGC 6334I, revelaron lo que parecía ser un
típico protocúmulo: una densa nube de polvo y gas que albergaba varias
estrellas en etapa de crecimiento.
En estas zonas bien compactas se forman estrellas cuando las bolsas
de gas se vuelven tan densas que empiezan a colapsar bajo el efecto de
su propia gravedad. Con el tiempo, alrededor de estas estrellas en
gestación se van formando discos de polvo y gas que transportan material
hasta la superficie de las estrellas y las ayudan a crecer.
Pero este proceso puede no ser del todo lento y constante. De hecho,
los astrónomos ahora creen que las estrellas jóvenes también pueden
experimentar un crecimiento repentino adquiriendo masa rápidamente al
tragar gas incubador.
Las nuevas observaciones realizadas con ALMA en 2015 y 2016 revelaron
los drásticos cambios ocurridos en una parte del protocúmulo llamado
NGC 6334I-MM1 desde que se realizaran las observaciones con el SMA.
Ahora esta región es unas cuatro veces más brillante que antes en las
longitudes de onda milimétricas, lo que significa que la protoestrella
central es cerca de 100 veces más luminosa.
Los astrónomos especulan que este brote repentino fue impulsado por
un cúmulo de material inusualmente grande que entró en contacto con el
disco de acreción de la estrella y provocó un atasco de polvo y gas.
Tras acumularse grandes cantidades de material, el tapón estalló y lanzó
una avalancha de gas hacia la estrella en gestación.
Este fenómeno de acreción extrema aumentó considerablemente la
luminosidad de la estrella y calentó el polvo que la rodeaba. Este polvo
caliente y brillante fue lo que observaron los astrónomos al usar ALMA.
Aunque se han observado fenómenos similares en luz infrarroja, esta es
la primera vez que se detecta en longitudes de onda milimétricas.
Para cerciorarse de que los cambios observados no eran simplemente el
resultado de diferencias entre los telescopios o un error de
procesamiento de datos, Hunter y sus colegas usaron los datos de ALMA
como modelo para simular con precisión lo que el SMA habría observado
–con sus capacidades más modestas– si hubiese realizado operaciones
similares en 2015 y 2016. Al restar digitalmente las imágenes obtenidas
por el SMA en 2008 de las imágenes simuladas, los astrónomos confirmaron
la existencia de un cambio considerable y constante en una parte del
protocúmulo.
“Una vez que nos aseguramos de estar comparando los dos conjuntos de observaciones en condiciones iguales, supimos que éramos testigos de un período muy especial en el crecimiento de una estrella”, cuenta Crystal Brogan, también del NRAO y coautora del artículo.
El Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory, ubicado en Sudáfrica,
aportó datos complementarios de este fenómeno. Este observatorio, dotado
de una sola antena, estaba monitoreando las señales de radio de máseres
de la misma región. Los máseres son fenómenos cósmicos de radio
naturales equivalentes a los láseres. Son generados por una serie de
procesos energéticos en todo el Universo, incluidos los brotes de
estrellas que experimentan un crecimiento acelerado.
Los datos del observatorio Hartebeesthoek revelaron un incremento
repentino en las emisiones de máser de esta región a comienzos de 2015,
apenas algunos meses antes de la primera observación de ALMA. Es
exactamente lo que los astrónomos esperarían ver en una protoestrella
que experimenta un rápido estirón en su proceso de crecimiento.
“Estas observaciones sustentan la teoría de que la formación estelar está marcada por una secuencia de acontecimientos dinámicos a partir de los cuales se forman las estrellas, más que por un crecimiento continuo y parejo”, concluye Hunter. “También nos enseña que es importante monitorear las estrellas jóvenes en longitudes de onda milimétricas y de radio porque estas nos permiten acceder a las regiones incubadoras más jóvenes y profundas. La observación de estos fenómenos en etapa inicial puede revelar nuevos fenómenos del proceso de formación estelar”.
Los hallazgos de esta investigación se recogen en un artículo
titulado "An extraordinary outburst in the massive protostellar system
NGC6334I-MM1: Quadrupling of the millimeter continuum" (‘Un
extraordinario brote estelar en el sistema protoestelar masivo
NGC6334I-MM1: cuadruplicación del continuo milimétrico’) de T.R. Hunter
et al., publicado en The Astrophysical Journal Letters
[https://arxiv.org/abs/1701.08637].
OBSERVATORIO ALMA/DICYT
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