Estrella bebé se alimenta a través de remolino cósmico

14 octubre, 2019

Artículo Científico

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un grupo de astrónomos detectó un par de brazos en espiral en un disco de acreción alrededor de una estrella bebé. Curiosamente, estos aumentos de densidad en forma de espiral le dan al disco un aspecto de remolino espacial. Este hallazgo avala las teorías actuales del proceso de alimentación de los discos de acreción, y podría aportar información valiosa sobre los procesos de crecimiento y asentamiento de granos tan importantes para la formación de planetas. Los resultados del hallazgo se recogen en un artículo dirigido por Chin-Fei Lee, del Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica (ASIAA) de Taiwán, que se publicará en la revista Nature Astronomy.

“Gracias a la capacidad de resolución de ALMA, por fin logramos detectar un par de espirales en un joven disco de acreción presente alrededor de una estrella bebé.  Estas espirales, cuya existencia se había predicho hacía tiempo, desempeñan un papel crucial en la transferencia de impulso angular. Esto permite al material del disco desplazarse en un movimiento giratorio hacia la joven estrella”, explica Lee con entusiasmo. “Nuestro hallazgo es un importante hito que contribuye a entender el proceso de alimentación de las jóvenes estrellas bebés”.

Las espirales detectadas en discos protoplanetarios alrededor de estrellas de edad más avanzada parecen haber sido generadas por la interacción con planetas bebés no observados. En este caso, en cambio, las espirales son generadas por la acreción de material proveniente de la nube molecular que rodea al disco.

La protoestrella y su disco se encuentran en el centro de HH 111, un par de chorros supersónicos que emergen del núcleo de una nube molecular ubicada a 1.300 años luz de nosotros, en la constelación de Orión. La protoestrella tiene cerca de medio millón de año de edad, tan solo una diezmilésima parte de la edad de nuestro Sol, y su masa es un 50 % mayor que la del Sol. Una parte del flujo que atraviesa el disco para dirigirse a la estrella en formación se desvía y forma estos espectaculares chorros. En observaciones realizadas anteriormente a una resolución de 120 UA, se detectó el disco de acreción orbitando alrededor de la protoestrella en un radio de 160 UA. Las nuevas observaciones realizadas con ALMA tienen una resolución de 16 UA, casi ocho veces superior. Con esta extraordinaria capacidad, los astrónomos lograron obtener una resolución espacial del disco. Así, detectaron un par de brazos en espiral a partir del brillo de emisiones térmicas provenientes de partículas de polvo concentradas allí (imagen 1).

Estas observaciones allanan un fascinante camino hacia la detección de estructuras en espiral en los discos de acreción alrededor de protoestrellas mediante la obtención de imágenes de alta resolución y de alta sensibilidad con ALMA, que permiten estudiar en detalle los procesos de alimentación de los discos de acreción. Asimismo, ayudan a estudiar mejor los discos de acreción que rodean otros objetos astrofísicos, como los agujeros negros supermasivos presentes en el centro de las galaxias activas.

Información adicional

Los resultados de esta investigación se consignaron en el artículo de Lee et al. titulado “Spiral Structures in an Embedded Protostellar Disk Driven by Envelope Accretion” (‘Estructuras en espiral en un disco protoestelar empotrado impulsadas por acreción envolvente), que se publicará en la revista Nature Astronomy.

El equipo está compuesto por Chin-Fei Lee (ASIAA, Taiwán; Universidad Nacional de Taiwán), Zhi-Yun Li (Universidad de Virginia, EE. UU.) y Neal J. Turner (JPL/Caltech, EE. UU.).

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 (MOST), 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.

Imágenes

Imagen 1: (Arriba) Imagen óptica del chorro del sistema protoestelar HH 111 obtenida por el telescopio espacial Hubble (Reipurth et al. 1999). (Abajo a la izquierda) Disco de acreción detectado con ALMA en emisión continua de polvo a 850 micrones. (Abajo en el centro) El disco se giró (desproyectó) para verse de frente, mostrando un par de tenues espirales. (Abajo a la derecha) Emisión continua promedio anual sustraída para destacar las tenues espirales del disco. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.

Imagen 1: (Arriba) Imagen óptica del chorro del sistema protoestelar HH 111 obtenida por el telescopio espacial Hubble (Reipurth et al. 1999). (Abajo a la izquierda) Disco de acreción detectado con ALMA en emisión continua de polvo a 850 micrones. (Abajo en el centro) El disco se giró (desproyectó) para verse de frente, mostrando un par de tenues espirales. (Abajo a la derecha) Emisión continua promedio anual sustraída para destacar las tenues espirales del disco. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.