Artículo científico

Un sondeo inédito de ALMA proporciona la primera evidencia estadística de que las nubes de gas en colapso realinean sus campos magnéticos, inclinando la balanza cósmica a favor de la gravedad

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha captado la imagen más clara hasta la fecha del nacimiento de estrellas masivas, revelando una dramática interacción entre la gravedad y los campos magnéticos en algunas de las regiones de formación estelar más dinámicas de nuestra galaxia. El equipo científico dirigido por el Dr. Qizhou Zhang, del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian, Estados Unidos, utilizó ALMA para realizar el estudio más extenso y detallado hasta la fecha de los campos magnéticos en 17 regiones donde se forman cúmulos de estrellas masivas.

Estas observaciones, que alcanzan tan solo unos pocos miles de unidades astronómicas (aproximadamente 10 veces la distancia del Sol a Plutón), ofrecen la primera visión estadística de cómo las fuerzas invisibles del magnetismo y la gravedad interactúan y moldean la formación de estrellas en las profundidades de las nubes moleculares gigantes. La formación estelar requiere que el gas en el espacio se compacte a densidades diez billones de veces superiores a las que se encuentran habitualmente en las nubes interestelares. Pero este colapso épico no se debe únicamente a la gravedad: tanto los campos magnéticos como la turbulencia ejercen presión, resistiendo la atracción. Durante décadas, los astrónomos han debatido qué fuerza predomina a medida que las nubes de gas se contraen y las estrellas se encienden.

Las nuevas observaciones de ALMA realizadas por el equipo de Zhang han proporcionado respuestas cruciales. Al medir cómo cambian las direcciones de los campos magnéticos a diferentes distancias de las protoestrellas jóvenes, se descubrió que, a medida que el gas se vuelve más denso, la gravedad comienza a dominar este tira y afloja cósmico. Los campos magnéticos, que inicialmente resisten la gravedad, se alinean gradualmente con el gas que cae, lo que indica claramente que la gravedad se convierte en la fuerza principal que da forma a la nube en colapso.

Este estudio marca la primera vez que los astrónomos han trazado estadísticamente cómo se comportan los campos magnéticos cuando la gravedad atrae hacia el interior una nube de formación estelar, medido en miles de unidades astronómicas, a través de una amplia muestra de regiones masivas de formación de cúmulos. Los hallazgos revelaron un patrón sorprendente: las orientaciones del campo magnético no ocurren aleatoriamente. En cambio, muestran dos preferencias: a veces alineadas con la dirección de la gravedad, y a veces perpendiculares, lo que evidencia una relación compleja y evolutiva entre estas dos fuerzas cósmicas.

"Gracias a la extraordinaria sensibilidad y resolución de ALMA, ahora podemos explorar estos lugares de nacimiento cósmicos con un detalle sin precedentes", afirmó Zhang. "Observamos que la gravedad reorienta el campo magnético a medida que las nubes colapsan, lo que ofrece nuevas pistas sobre cómo las estrellas masivas, y los cúmulos que habitan, emergen del medio interestelar".

Comprender cómo se forman las estrellas es fundamental para casi todos los campos de la astronomía, y ha determinado todo, desde el origen de nuestro Sol hasta la evolución de las galaxias. Este trabajo no solo resuelve antiguos debates sobre la importancia relativa de los campos magnéticos y la gravedad en la formación de estrellas masivas, sino que también proporciona a los científicos nuevas y poderosas herramientas para probar y refinar las teorías sobre los ciclos de vida de las estrellas, los planetas y las nubes cósmicas. Como el estudio polarimétrico de ALMA más extenso de su tipo, este proyecto establece un nuevo estándar para comprender los componentes visibles e invisibles de nuestra galaxia. Los resultados revelan que, si bien los campos magnéticos dan forma a las nubes de formación estelar, la gravedad es, en última instancia, la principal responsable del nacimiento de las estrellas más masivas, un descubrimiento posible gracias a la tecnología de vanguardia de ALMA.

Información adicional

Los resultados de este estudio aparecen en The Astrophysical Journal como “Impact of Gravity on Changing Magnetic Field Orientations in a Sample of Massive Protostellar Clusters Observed with ALMA” [Impacto de la gravedad en las orientaciones cambiantes del campo magnético en una muestra de cúmulos protoestelares masivos observados con ALMA], de Q. Zhang et al.

Este texto se basa en el comunicado de prensa original publicado por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), socio de ALMA en representación de Norteamérica.

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 miembro, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional 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 (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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