Detectan campos magnéticos en chorro de estrella bebé

28 noviembre, 2018

Artículo Científico

Un equipo internacional de investigación encabezado por Chin-Fei Lee, del Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica (ASIAA, en su sigla en inglés), realizó observaciones con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA) que confirmaron la presencia de campos magnéticos en el chorro de una protoestrella (una estrella en etapa de formación). Se cree que el chorro desempeña un importante papel en los procesos de formación estelar al permitir que la protoestrella acumule masa proveniente de un disco de acreción quitándole impulso angular. Es un fenómeno altamente supersónico y colimado que, según las predicciones teóricas, sería arrojado y colimado por los campos magnéticos. El hallazgo avala estas predicciones y confirma la función del chorro en el proceso de formación estelar.

“Si bien hacía tiempo que se había postulado que el chorro protoestelar tenía campos magnéticos, nadie estaba seguro de ello. Gracias a la alta sensibilidad de ALMA, finalmente confirmamos la presencia de campos magnéticos en un chorro a partir de la detección de polarización lineal molecular. Lo más interesante es que los campos magnéticos del chorro podrían ser helicoidales, al igual que los chorros de los núcleos galácticos activos. Quizás sea el mismo mecanismo el responsable de arrojar y colimar tanto los chorros protoestelares como de los núcleos galácticos activos”, señala Chin-Fei Lee, de ASIAA.

“La polarización detectada proviene de una línea molecular de monóxido de silicio (SiO) en presencia de campos magnéticos, afirma Hsiang-Chih Hwang, antiguo estudiante de pregrado de Chin-Fei Lee en la Universidad Nacional de Taiwán (NTU) que estuvo a cargo de modelar la polarización. “La emisión polarizada del chorro es tan débil que no logramos detectarla con el Submillimeter Array (SMA, en Mauna Kea, Hawái). Estamos muy contentos de haberlo logrado finalmente con ALMA”.

HH 211 es un chorro bien definido de uno de los sistemas protoestelares más jóvenes de la constelación de Perseo, situada a unos 1.000 años luz de nosotros. La protoestrella en el centro tiene cerca de 10.000 años (cerca de 2 millonésimas partes de la edad de nuestro Sol) y unas 0,05 masas solares. El chorro es rico en gas molecular SiO y provoca un espectacular flujo molecular a su alrededor (véase la imagen superior de la figura 1).

Con ALMA, los investigadores hicieron un acercamiento de la parte interna del chorro, a 700 UA de la protoestrella central, donde se observa la mayor emisión de SiO. Allí, se detectó una polarización lineal de SiO hacia el lado del chorro que se nos acerca (en azul; véase la imagen inferior de la figura 1). La polarización tiene una fracción de un 1,5 % aproximadamente y una orientación a grandes rasgos alineada con el eje del chorro. La polarización lineal se debe al efecto Goldreich-Kylafis, que confirma la presencia de campos magnéticos en el chorro. La orientación de los campos magnéticos podría ser tanto toroidal como poloidal. De acuerdo con los modelos actuales de chorros, para colimar el chorro los campos magnéticos deberían ser helicoidales, pero toroidales donde haya polarización. Se propondrán observaciones adicionales para detectar la polarización lineal en el lado del chorro que se aleja (en rojo) y determinar si la polarización presenta una morfología uniforme. Asimismo, se observarán líneas de SiO adicionalespara confirmar la morfología del campo magnético.

Esta observación abre nuevas posibilidades para detectar y caracterizar campos magnéticos en chorros protoestelares mediante la obtención de imágenes de alta resolución y alta sensibilidad con ALMA y, de esa forma, afinar las teorías sobre la formación de chorros y nuestra comprensión del proceso de alimentación de la zona interna de las estrellas en formación.

Información adicional

Los resultados de esta investigación se recogen en el artículo titulado “Unveiling a Magnetized Jet from a Low-Mass Protostar” (‘Revelación de un chorro magnetizado en una protoestrella de baja masa’) de Lee et al., publicado en la edición de noviembre de la revista Nature Communications.

El equipo de investigación estuvo conformado por Chin-Fei Lee (ASIAA, Taiwán; Universidad Nacional de Taiwán), Hsiang-Chih Hwang (Universidad Nacional de Taiwán; Universidad Johns Hopkins, EE. UU.), Tao-Chung Ching (Universidad Nacional Tsing Hua, Taiwán), Naomi Hirano (ASIAA, Taiwán), Shih-Ping Lai (Universidad Nacional Tsing Hua, Taiwán), Ramprasad Rao (ASIAA, Taiwán) y Paul T. P. Ho (ASIAA, Taiwán; East Asian Observatory).

Imágenes

Figura 1: detección de polarización lineal de SiO con ALMA en el chorro HH 211. Arriba: imagen compuesta del chorro HH 211 y el flujo que lo rodea. Las imágenes en azul y en rojo muestran el lado del chorro que se acerca a nosotros y el que se aleja, respectivamente, en SiO (basado en Lee et al. 2009). La imagen gris muestra el chorro en H2 (basado en Hirano et al. 2006). Abajo: acercamiento a la parte interna del chorro, a 700 UA de la protoestrella central. La imagen naranja muestra el disco de acreción detectado recientemente con ALMA (Lee et al. 2018). Las imágenes en azul y en rojo muestran los lados del chorro interno que presentan desplazamiento al azul y desplazamiento al rojo, de acuerdo con la observación realizada. Las líneas amarillas muestran las orientaciones de la polarización lineal de SiO en el chorro. En la esquina inferior derecha se muestra un sistema solar a escala para fines de comparación. En ambas imágenes los asteriscos señalan la posible posición de la protoestrella central. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.

Figura 1: detección de polarización lineal de SiO con ALMA en el chorro HH 211. Arriba: imagen compuesta del chorro HH 211 y el flujo que lo rodea. Las imágenes en azul y en rojo muestran el lado del chorro que se acerca a nosotros y el que se aleja, respectivamente, en SiO (basado en Lee et al. 2009). La imagen gris muestra el chorro en H2 (basado en Hirano et al. 2006). Abajo: acercamiento a la parte interna del chorro, a 700 UA de la protoestrella central. La imagen naranja muestra el disco de acreción detectado recientemente con ALMA (Lee et al. 2018). Las imágenes en azul y en rojo muestran los lados del chorro interno que presentan desplazamiento al azul y desplazamiento al rojo, de acuerdo con la observación realizada. Las líneas amarillas muestran las orientaciones de la polarización lineal de SiO en el chorro. En la esquina inferior derecha se muestra un sistema solar a escala para fines de comparación. En ambas imágenes los asteriscos señalan la posible posición de la protoestrella central. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.

 

Figura 2: posibles campos magnéticos helicoidales en el chorro HH 211. Las imágenes en azul y en rojo muestran los lados del chorro interno que presentan desplazamiento al azul y desplazamiento al rojo, tal como se muestra en la imagen inferior de la Figura 1. Las líneas helicoidales verdes representan la posible morfología del campo magnético del chorro. El asterisco señala la posible posición de la protoestrella central. En la esquina inferior derecha se muestra un sistema solar a escala para fines de comparación. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.

Figura 2: posibles campos magnéticos helicoidales en el chorro HH 211. Las imágenes en azul y en rojo muestran los lados del chorro interno que presentan desplazamiento al azul y desplazamiento al rojo, tal como se muestra en la imagen inferior de la Figura 1. Las líneas helicoidales verdes representan la posible morfología del campo magnético del chorro. El asterisco señala la posible posición de la protoestrella central. En la esquina inferior derecha se muestra un sistema solar a escala para fines de comparación. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.

 

Imagen 3: Interpretación artística del campo magnético helicoidal en el jet saliendo del disco de acreción. Crédito: Yin-Chih Tsai

Figura 3: Interpretación artística del campo magnético helicoidal en el jet saliendo del disco de acreción. Crédito: Yin-Chih Tsai