Los nuevos avances tecnológicos en las observaciones a longitudes de onda submilimétricas han permitido a los astrónomos adentrarse en las nubes de gas que dan origen a nuevas estrellas. Algunas de las regiones protoestelares observadas presentan una morfología que nos hace pensar en hamburguesas; dos “panes” brillantes y una “carne bien cocida” producto de la absorción de la radiación por el disco protoestelar. Un equipo de investigación internacional liderado por el Dr. Roberto Galván-Madrid del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM en Morelia realizó una investigación para tratar de descifrar la receta de estas protoestrellas.
Figura: Imágenes de las simulaciones hechas por el equipo del Dr. Galván-Madrid para intentar explicar la morfología de hamburguesa que ha sido observada en algunas protoestrellas. Observada a longitudes de onda más cortas que 1mm la radiación emitida en el plano del disco casi no puede escapar hacia el observador, haciéndolo ver relativamente oscuro (imagen superior). En cambio, si se observa a longitudes de onda bastante mayores que 1mm (imagen inferior), la parte que antes aparecía oscura ahora se ve brillante. La escala marcada en la esquina inferior derecha es de 20 unidades astronómicas, es decir, 20 veces la distancia de la Tierra al Sol.
Las estrellas se forman a partir de nubes enormes de gas y polvo, llamadas nubes moleculares. En el centro de una nube molecular se encuentra la parte más densa, que por medio de la fuerza de atracción gravitacional junta cada vez más material. El gas de la nube no se encuentra estático, se mueve. Generalmente tiene una dirección neta de giro, lo que conlleva la formación de discos de gas y polvo que giran alrededor de las estrellas en formación. La presencia de estos discos es un ingrediente indispensable para la formación de planetas. Los llamados "discos protoplanetarios", con edades de algunos millones de años y relativamente abundantes, han sido estudiados intensivamente por la comunidad internacional en los últimos años. En contraste, los ``discos protoestelares'' son mucho más jóvenes (cientos de miles de años) y más escasos, por lo que sus características no se conocen con precisión. En particular, las escalas de tiempo necesarias para su formación, así como la cantidad de masa que contienen siguen siendo temas de debate en la comunidad científica.
El advenimiento de nuevos instrumentos de observación ha permitido estudiar cada vez mejor las partes más centrales de las nubes que dan pie a la formación de nuevas estrellas. En observaciones recientes del observatorio ALMA (Atacama Large Millimeter Telescope) se muestran regiones de formación con una morfología que asemeja a una hamburguesa, ya que en la parte central del disco protoestelar la radiación no puede escapar. De ahí que aparezca esta traza oscura "ensanwichada" entre dos regiones brillantes.
Hasta ahora los astrónomos habían propuesto que los granos de polvo presentes en este disco podrían haber crecido rápidamente y serían responsables de absorber la radiación emitida por la protoestrella central. Esta teoría presenta ciertas dificultades, principalmente porque el tiempo de vida de un disco protoplanetario en esta etapa es aún considerablemente corto como para formar granos de polvo de suficiente tamaño para explicar esta absorción.
El Dr. Galván-Madrid y su equipo proponen una explicación alternativa: la razón de este oscurecimiento puede deberse a que los discos protoestelares son 10 veces más masivos de lo que se creía anteriormente. Al tener una cantidad tan grande de gas y polvo, no es necesario tener granos de polvo de gran tamaño que absorban la radiación. La gran cantidad de materia sería suficiente para explicar el oscurecimiento observado en las partes centrales del disco.
El equipo de investigación propuso esta teoría alternativa después de realizar simulaciones en computadora en las que se variaba la cantidad de masa presente en los discos, los ángulos de inclinación, las frecuencias a los que se observan y las propiedades del polvo. Los resultados que mejor reproducen las observaciones apuntan a que la masa presente en estos discos protoestelares puede ser hasta 10 veces mayor de lo que antes se pensaba. Este resultado es muy interesante, ya que tiene implicaciones en el proceso de formación de planetas. Si el disco tiene más masa, es probable que se fragmente más pronto, dando inicio al proceso de formación de planetas en etapas tempranas.
Nuevas observaciones con el antes mencionado telescopio ALMA y con el futuro ng-VLA (Next Generation Very Large Array) permitirán esclarecer cuál de las dos teorías es la correcta.
Información sobre la publicación:
Los resultados de esta investigación han sido aceptados para su publicación como R. Galván-Madrid et al. “On the effects of self-obscuration in the (sub-)millimeter spectral indices and appearance of protostellar disks” en The Astrophysical Journal.
https://arxiv.org/abs/1810.00904
Los miembros del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA - UNAM, México) involucrados en la investigación son Roberto Galván-Madrid, A. F. Izquierdo, C. Carrasco-González, S. Lizano y L. F. Rodríguez. Trabajaron en colaboración con H.\,Baobab Liu (European Southern Observatory (ESO), Alemania/Academia Sinica Instituto de Astronomía y Astrofísica, Taiwan ), A. Miotello (European Southern Observatory (ESO), Alemania) y B. Zhao (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), Alemania).
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