Proceso de formación de estrellas masivas es similar al de estrellas menores

8 julio, 2019

Artículo Científico

Un equipo de astrónomos obtuvo la primera imagen frontal de un disco de gas que alimenta una estrella bebé masiva. Los investigadores descubrieron que el disco tiene muchas características similares a las estrellas bebés de menor masa, lo cual significaría que el proceso de formación es idéntico, independientemente de la masa final. Este hallazgo ayudará a entender mejor los procesos de formación estelar.

Las protoestrellas son estrellas en proceso de formación alimentadas por discos de gas que las rodean y fluyen hacia su centro. Los detalles de ese proceso, y entre ellos las razones por las cuales las estrellas adquieren diferentes masas, aún son poco claros. Las estrellas de baja masa que se forman en las proximidades del Sistema Solar permiten a los astrónomos observar este proceso de cerca. Las protoestrellas masivas, en cambio, son menos comunes y se encuentran más lejos de nosotros.

Kazuhito Motogi, profesor asistente de la Universidad de Yamaguchi (Japón), usó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA) junto con su equipo para observar una protoestrella masiva conocida como G353.273+0.641. Esta protoestrella, que se encuentra a 5.500 años luz de nosotros, en la constelación de Escorpio, tiene diez veces la masa del Sol y sigue creciendo, y es un objeto particularmente útil para observar entre las protoestrellas masivas puesto que se puede ver su disco de gas de frente. Si bien ALMA ha obtenido imágenes de varias otras protoestrellas masivas, la gran mayoría se ve de lado, lo cual dificulta la observación de las partes internas de los discos.

En el caso de G353, las observaciones de ALMA revelaron un disco giratorio que tiene un radio ocho veces más grande que la órbita de Neptuno. Aunque parece mucho, este es uno de los discos más pequeños que se han detectado alrededor de una protoestrella masiva. ALMA también reveló una bolsa de gas que rodea el sistema y es tres veces más grande que el disco.

“Medimos la tasa de desplazamiento de gas desde la bolsa externa hacia el disco”, Cuenta Motogi. “Esto nos ayuda a calcular la edad de la protoestrella. Para nuestra sorpresa, tiene solo 3.000 años, con lo cual es la más joven de las protoestrellas masivas que conocemos. Estamos presenciando la primera etapa de crecimiento de una estrella gigante”.

Llama la atención el hecho de que el disco no sea uniforme, sino que es más brillante en su costado sureste. Esta es la primera vez que los astrónomos observan un disco asimétrico alrededor de una protoestrella masiva. Los investigadores también detectaron inestabilidad en el disco, que provocará su fragmentación y podría estar causando la asimetría observada.Como estas características suelen observarse alrededor de protoestrellas más pequeñas, los procesos físicos básicos que intervienen en la formación de las estrellas deben de ser los mismos en las de baja y alta masa.

“En estudios anteriores se había sugerido que las estrellas de distintas masas pasaban por procesos de formación diferentes”, señala Motogi. “Nuestras observaciones, en cambio, revelaron similitudes. Este es un importante paso para entender cómo las protoestrellas masivas adquieren masa gracias a su entorno”.

Información adicional

Los resultados de este estudio se detallan en el artículo de K. Motogi et al. titulado “The first bird’s-eye view of the gravitationally unstable accretion disk in high mass star-formation” (‘Primera vista frontal de un disco de acreción gravitacionalmente inestable en la formación de una estrella masiva’), publicado el 29 de mayo de 2019 en la revista The Astrophysical Journal Letters.

El equipo de investigación estuvo integrado por:

Kazuhito Motogi (Universidad de Yamaguchi), Tomoya Hirota (Observatorio Astronómico Nacional de Japón/SOKENDAI), Masahiro N. Machida (Universidad de Kyushu), Yoshinori Yonekura (Universidad de Ibaraki), Mareki Honma (Observatorio Astronómico Nacional de Japón/SOKENDAI), Shigehisa Takakuwa (Universidad de Kagoshima) y Satoki Matsushita (Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica).

La investigación se financió con fondos MEXT/JSPS KAKENHI (15K17613, 19H05082, 16K05293, 17K05398, 18H05222, JP18K03703) y la Beca de Investigación Científica de ALMA NAOJ número 2017-04A.

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.

La Universidad de Yamaguchi es una universidad nacional con más de 10.000 estudiantes, 9 facultades y 8 escuelas de posgrado. Sus orígenes se remontan a Yamaguchi Kodo, una escuela privada fundada en 1815. El lema de la universidad es “Descubre. Fomenta. Realiza. Un lugar de sabiduría”. La institución participa en el desarrollo local y nacional a través de la educación, la investigación y la contribución social.

Imágenes

Imagen de la protoestrella masiva G353.273+0.641 obtenida con ALMA. En rojo, amarillo y azul se aprecian emisiones compactas alrededor de la protoestrella, el disco y la bolsa de gas, respectivamente. Las observaciones de ALMA en alta resolución muestran claramente la asimetría del disco. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Motogi et al.

Imagen de la protoestrella masiva G353.273+0.641 obtenida con ALMA. En rojo, amarillo y azul se aprecian emisiones compactas alrededor de la protoestrella, el disco y la bolsa de gas, respectivamente. Las observaciones de ALMA en alta resolución muestran claramente la asimetría del disco. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Motogi et al.

 

Representación artística del disco de gas y de la bolsa de gas que rodea la protoestrella masiva G353.273+0.641. Créditos: NAOJ

Representación artística del disco de gas y de la bolsa de gas que rodea la protoestrella masiva G353.273+0.641. Créditos: NAOJ