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Astrónomos chilenos descubren nuevas pistas sobre la formación de estrellas masivas
Miércoles 19 de Noviembre de 2014

Astrónomos utilizando ALMA descubrieron que el chorro supersónico y el disco de acreción sobreviven a los efectos destructivos de la radiación ultravioleta que acompaña el nacimiento de una estrella masiva. El hallazgo rebate teorías anteriores, mostrando el primer ejemplo observacional donde coexisten simultáneamente un chorro supersónico, un disco de acreción y gas ionizado. La investigación acaba de ser publicada en The Astrophysical Journal.

Las estrellas masivas emiten mucha radiación ultravioleta. Dicha radiación destruye las moléculas y el polvo que la rodean generando gas ionizado, lo que a su vez dificulta el proceso de crecimiento de la estrella. Es por este motivo que las teorías sugerían que el modelo de nacimiento de una estrella pequeña a través de un disco protoplanetario de gas y polvo no era aplicable a las estrellas de alta masa. Sin embargo, esta nueva investigación va en la línea contraria.

Fig. 1: Espectro que muestra la línea de recombinación del hidrógeno observada con ALMA hacia la protoestrella masiva G345.4938+01.4677. La forma de la línea espectral en la zona indicada por los rectángulos es consistente con la teoría de ensanchamiento en presencia de campos eléctricos llamada efecto Stark, detectado por primera vez en esta observación. | Descargar

La joven estrella estudiada, G345.4938+01.4677, se ubica en la Constelación de Escorpión y posee una masa 15 veces mayor al Sol. Es aquí donde los científicos descubrieron al menos tres hitos relevantes. "El primero es que detectamos un chorro supersónico emergente de la estrella en formación dentro de la región de gas ionizado. Esto sugiere que el disco de acreción y el chorro de gas son lo suficientemente fuertes como para subsistir pese al daño causado por la luz ultravioleta", explica Andrés Guzmán, investigador principal e investigador postdoctoral de la Universidad de Chile.

Paralelamente y gracias a la tecnología de frontera de ALMA, encontraron por primera vez evidencia directa del efecto de campos eléctricos en la emisión de líneas del hidrógeno. "La detección de este fenómeno llamado efecto Stark fue posible debido a la alta densidad del gas en torno a esta estrella, y a la extraordinaria sensibilidad de ALMA" dice Guido Garay, Director del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile y coautor de la investigación.

"Gracias a la sensibilidad y alta resolución angular de ALMA pudimos detectar un disco rotando alrededor de una estrella masiva y, por primera vez, atestiguar los efectos de los campos eléctricos en las líneas de emisión de hidrógeno de un chorro proveniente de la misma estrella", agregó Lars Nyman, Jefe de Operaciones Científicas de ALMA y coautor de la investigación.

Fig. 2: Imagen en el infrarrojo cercano de G345.4938+01.4677 obtenida por el proyecto VVV con el telescopio VISTA en el observatorio de Cerro Paranal. En la esquina inferior izquierda se muestra un acercamiento a la zona central donde se aprecia la cavidad excavada por el chorro. En el centro de la imagen, la estrella joven de alta masa aparece como un pequeño y débil punto rojo. | Descargar

El tercer gran hito es el hallazgo de gas molecular y polvo rotando alrededor de la estrella masiva. Este descubrimiento extiende la observación de discos protoplanetarios al régimen de alta masa, en que la dinámica está dominada por la masa del disco y no de la estrella central. Si bien se estima que hay 56 masas solares en el disco, comparados con 15 masas solares en la estrella central, la rotación del disco está perfectamente alineada con el chorro de gas ionizado, sugiriendo que el chorro de gas supersónico está siendo acelerado y alineado desde un disco de acreción.

En el futuro próximo "esperamos encontrar y estudiar más chorros asociados a este tipo de regiones ionizadas híper compactas. Sin ALMA realmente sería imposible caracterizar mejor la acreción en esta estrella masiva, y determinar si es que forma parte de un sistema binario", concluye Guzmán.

Fig. 3: En color se indica la zona en que ALMA detectó emisión de la molécula de dióxido de azufre hacia G345.4938+01.4677. Los colores indican la velocidad con que se mueve el gas: azul muestra que éste se acerca a nosotros, mientras el rojo que se aleja. La distribución de colores observada es característica de material rotando en discos protoplanetarios en torno a la protoestrella. La dirección de rotación está indicada por la flecha curva, indicando que el material de los chorros es eyectado por los polos del disco. | Descargar

Información adicional

Para realizar el descubrimiento se utilizaron 25 antenas de ALMA en 2013.

El grupo científico que la desarrolló está compuesto por los astrónomos de la Universidad de Chile: Andrés Guzmán (investigador principal); Guido Garay (Director del DAS); Leonardo Bronfman y Diego Mardones. A ellos se suman: Luis Rodríguez (Centro de Radioastronomía y Astrofísica UNAM), James M. Moran (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics); Kate Brooks (Center for Astronomy and Space Science, CSIRO-Australia) y Lars-Ake Nyman (Joint ALMA Observatory).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre Europa, Norteamérica y Asia del Este en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado en Europa por la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral (ESO), en Norteamérica por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF por su sigla en inglés) en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC por su sigla en inglés) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC por su sigla en inglés) y en Asia del Este por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS por su sigla en inglés) de Japón en cooperación con la Academia Sinica (AS) en Taiwán. La construcción y operaciones de ALMA son conducidas a nombre de Europa por ESO, a nombre de Norteamérica por el Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO), que es operado por Associated Universities, Inc. (AUI) y a nombre de Asia del Este por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, como también la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Enlace al artículo en The Astrophysical Journal

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