Artículo científico

Aspectos destacados

• El mayor estudio de polarización del polvo realizado con ALMA en regiones de formación de estrellas masivas examinó las estructuras de los campos magnéticos asociadas a cientos de compactas “semillas” estelares.
• ALMA reveló que estas densas condensaciones de gas tienden a ser alargadas en la dirección paralela a sus campos magnéticos locales, en contraste con el patrón habitualmente observado a escalas mayores.
• La comparación con simulaciones numéricas sugiere que la turbulencia desempeña un papel más importante que los campos magnéticos en la configuración de estas condensaciones.
• Las observaciones también revelan un posible desalineamiento, causado por la turbulencia, entre los campos magnéticos y los ejes de rotación de las condensaciones, lo que podría facilitar la formación de grandes discos protoestelares.

Las estrellas masivas influyen profundamente en su entorno. Mediante su intensa radiación ultravioleta, sus potentes vientos estelares, la producción de elementos pesados y sus posteriores explosiones como supernovas, las estrellas con más de ocho veces la masa del Sol contribuyen a moldear la estructura y evolución de las galaxias. Sin embargo, la comunidad astronómica aún intenta comprender cómo se forman estas estrellas en viveros estelares densamente poblados.

Nuevas observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) sugieren que, a las pequeñas escalas donde se forman los precursores inmediatos de las estrellas, los movimientos turbulentos del gas podrían ejercer una mayor influencia que los campos magnéticos.

Las estrellas masivas se forman en protocúmulos que surgen del colapso jerárquico y la fragmentación de nubes moleculares. Las grandes nubes se dividen en estructuras cada vez más pequeñas, conocidas como grumos, núcleos y, finalmente, condensaciones compactas, que suelen tener un tamaño aproximado de 0,01 pársecs. Estas condensaciones son las estructuras progenitoras inmediatas de los discos protoestelares y pueden colapsar para formar una estrella individual o un sistema estelar múltiple cercano.

Desde hace tiempo, los campos magnéticos son considerados importantes reguladores de este proceso. En las escalas de las nubes y los grumos, el gas puede colapsar con mayor facilidad a lo largo de las líneas del campo magnético que en dirección perpendicular a ellas, lo que produce estructuras que tienden a ser alargadas perpendicularmente al campo. Las observaciones han detectado con frecuencia esta disposición perpendicular en escalas superiores a aproximadamente 0,1 pársecs.

Sin embargo, hasta ahora no estaba claro si los campos magnéticos conservan este papel dominante a escalas mucho menores que las de las condensaciones individuales.

Para investigarlo, un equipo internacional encabezado por Junhao Liu, de la Universidad de Nankín, analizó observaciones del estudio Magnetic Fields in Massive Star-forming Regions (MagMaR). El estudio utilizó ALMA para cartografiar la emisión polarizada del polvo en 30 regiones de formación de estrellas masivas de la Vía Láctea, lo que convierte este estudio en el mayor de polarización del polvo realizado hasta la fecha con ALMA.

Los granos de polvo tienden a alinearse con el campo magnético local, lo que provoca que su emisión en longitudes de onda milimétricas se polarice. Al medir esta polarización, la comunidad astronómica puede inferir la orientación del campo magnético proyectado sobre el plano del cielo.

La combinación de sensibilidad y resolución angular de ALMA permitió al equipo investigador rastrear las estructuras de los campos magnéticos con resoluciones físicas de entre 500 y 2.000 unidades astronómicas. Luego comparó la orientación del campo magnético con las formas alargadas de cientos de condensaciones compactas detectadas en imágenes de emisión continua del polvo obtenidas con ALMA.

Los resultados revelaron una clara preferencia estadística: en estas pequeñas escalas, las condensaciones tienden a ser alargadas en dirección paralela —y no perpendicular— a sus campos magnéticos locales. Esto es lo contrario de la relación ampliamente observada en nubes y grumos de mayor tamaño.

“¿Campos magnéticos o turbulencia? Es una batalla cósmica entre el orden y el caos. Mientras los campos magnéticos ordenados estructuran claramente las nubes moleculares gigantes y los grumos a grandes escalas, nuestros resultados muestran que pierden la batalla contra la turbulencia caótica cuando se trata de formar estrellas individuales y cúmulos”, afirmó Junhao Liu, autor principal del artículo, exinvestigador del Observatorio Astronómico Nacional de Japón y recientemente incorporado como profesor asistente en la Universidad de Nankín.

“Este descubrimiento cambia nuestra comprensión de la formación de cúmulos estelares masivos, de un proceso ordenado y regulado magnéticamente a uno impulsado por el caos cósmico. Espero que este estudio no solo resuelva un enigma observacional, sino que también estimule futuros trabajos teóricos y de simulación destinados a comprender los procesos físicos detallados que forman y alimentan estas semillas estelares”.

Para determinar qué condiciones físicas podían producir el alineamiento observado, el equipo comparó los resultados de ALMA con observaciones sintéticas derivadas de 11 simulaciones magnetohidrodinámicas tridimensionales de formación estelar masiva en cúmulos.

En las simulaciones en las que los campos magnéticos dominaban inicialmente sobre la turbulencia, las condensaciones tendían a alargarse en la dirección perpendicular a sus campos magnéticos locales, como se esperaba en los modelos clásicos regulados magnéticamente. Por el contrario, las simulaciones en las que la turbulencia dominaba inicialmente sobre el campo magnético produjeron el alineamiento preferentemente paralelo observado por ALMA.

Los flujos turbulentos pueden converger y comprimir el gas hasta formar condensaciones aplanadas. Esa misma compresión puede amplificar los componentes del campo magnético a lo largo de la dirección alargada de las condensaciones, lo que podría producir la disposición paralela observada.

La estrecha correspondencia entre las observaciones y las simulaciones dominadas por la turbulencia sugiere que esta, más que la regulación magnética, es la principal influencia en la configuración de estas condensaciones.

“Este trabajo desafía los modelos clásicos de formación estelar regulada magnéticamente. Este avance fue posible gracias a la combinación única de alta resolución y sensibilidad de ALMA”, afirmó Patricio Sanhueza, profesor asociado de la Universidad de Tokio e investigador principal del estudio de ALMA. “Fueron necesarios años de análisis dedicado de los datos y de arduo trabajo para producir estos novedosos resultados. Finalmente, hemos podido revelar de forma sistemática la física a pequeña escala en las regiones de formación de estrellas masivas.

“Lo que resulta particularmente emocionante es que el comportamiento de los campos magnéticos y de la turbulencia a pequeñas escalas es claramente diferente de lo observado a escalas mayores”.

Los hallazgos no significan que los campos magnéticos carezcan de importancia en el proceso general de formación de estrellas masivas. Los campos magnéticos aún podrían influir considerablemente en la formación de nubes y grandes grumos moleculares, ayudando a crear los reservorios a partir de los cuales, posteriormente, se forman y crecen estructuras más pequeñas. También podrían dominar la formación de algunas condensaciones individuales. Sin embargo, los resultados indican que la regulación magnética probablemente no es el mecanismo predominante que da forma a las condensaciones en los entornos de cúmulos estudiados.

El equipo también examinó la orientación de los campos magnéticos respecto a los ejes de rotación de un subconjunto de condensaciones. Mediante la emisión de cianuro de metilo, una molécula que permite rastrear gas cálido y denso para cartografiar sus movimientos internos, el equipo encontró evidencia estadística de que los campos magnéticos tienden a estar desalineados respecto de los ejes de rotación inferidos.

Las simulaciones sugieren que la turbulencia podría generar de manera plausible este desalineamiento, aunque el equipo señala que otros procesos físicos también podrían contribuir. Un desalineamiento entre el campo magnético y el eje de rotación puede reducir la eficiencia del frenado magnético, proceso mediante el cual los campos magnéticos eliminan el momento angular del gas en rotación. Un frenado menos eficiente podría facilitar la formación de discos protoestelares grandes y masivos, permitiendo la continuación de la acumulación de material sobre las estrellas masivas en crecimiento y favoreciendo potencialmente la formación de sistemas estelares múltiples.

En conjunto, las observaciones y simulaciones indican que la influencia relativa de la turbulencia y el magnetismo podría variar según la escala física. Los campos magnéticos podrían contribuir a organizar las grandes nubes donde nacen las estrellas masivas, mientras que la turbulencia cobra una importancia creciente en la configuración de las condensaciones compactas que preceden directamente a las estrellas y a los sistemas estelares.

Información adicional

Esta investigación se presenta en el artículo “The dominance of turbulence over magnetism in the formation of massive star cluster seeds”, de Junhao Liu y colaboradores, publicado en Nature Astronomy el 22 de mayo de 2026.

Las observaciones se obtuvieron como parte del estudio MagMaR, en el marco de los proyectos ALMA 2017.1.00101.S y 2018.1.00105.S.

El equipo de investigación utilizó observaciones de ALMA de 30 regiones de formación de estrellas masivas, junto con simulaciones magnetohidrodinámicas tridimensionales y modelos de transferencia radiativa.

Este artículo se basa en un comunicado de prensa del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), socio de ALMA en representación de Asia del Este.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).  

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

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