Un equipo de investigación estudió las regiones más densas de las nubes de gas molecular en nuestra galaxia, conocidas como grumos, y encontró que la forma en que estos grumos comienzan a colapsar para formar nuevas estrellas es distinta de como se pensaba hasta ahora.

 “En el modelo tradicional, las regiones centrales de los grumos son las primeras en colapsar bajo su propio peso y las regiones más externas caen posteriormente, en lo que se conoce como ‘colapso de adentro hacia afuera’”, dijo el Dr. Gilberto Gómez del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM, Campus Morelia (IRyA), parte del equipo de trabajo. “En nuestro modelo, las partes externas comienzan el colapso y la gravedad, junto con la inercia del gas que va cayendo, comprime las partes internas, en un colapso ‘de afuera hacia adentro’”.

Las estrellas en nuestra galaxia se forman a partir de las nubes de gas más frías, en las que el hidrógeno existe en estado molecular. En las regiones más densas de estas nubes, los grumos, nacen nuevas estrellas cuando la densidad del gas se vuelve suficientemente alta, y colapsan.

El modelo clásico de esta caída data de 1977 y se basa en la hipótesis de que las nubes moleculares están aproximadamente en equilibrio, y los grumos evolucionan muy lentamente durante la etapa inicial del colapso. Así, el colapso sólo se acelera a partir de que se forma una estrella en su interior, de manera que se limita a las inmediaciones de los grumos.

Sin embargo, observaciones posteriores mostraron que el colapso se extiende hasta distancias mayores. El nuevo modelo supone que las nubes no están completamente en equilibrio y que los grumos evolucionan rápidamente desde su formación, por lo que están en constante interacción con sus alrededores y el colapso inicia a mayor distancia.

“En nuestro modelo, el colapso comienza desde que el grumo es apenas perceptible, mientras que en el modelo tradicional el colapso comienza hasta que la estrella está a punto de formarse,” dijo el Dr. Enrique Vázquez, investigador del IRyA y miembro del equipo de trabajo. “Esto es la explicación a algunas observaciones que sugieren movimientos de colapso a distancias mucho mayores que el tamaño del grumo.”

Además, el modelo tradicional predice que, en los alrededores de los grumos, la densidad del gas debe disminuir rápidamente con la distancia desde el centro. “En cambio, nuestro modelo predice que, al principio, la densidad debe disminuir lentamente con la distancia, y sólo más tarde debe de caer abruptamente. En otras palabras, el grumo pasa de ser primero aplanado a ser más concentrado al pasar el tiempo” dijo la Dra. Aina Palau, investigadora del IRyA, quien completa el grupo de trabajo.

“Para contrastar estos dos modelos comparamos observaciones de la densidad del gas en los alrededores de muchos grumos en colapso y encontramos que la mayoría de los grumos tienen un perfil de densidad menor al del modelo tradicional, evidenciando el paso por una etapa de perfil más aplanado,” continuó la Dra. Palau.

“Este resultado es muy relevante porque puede cambiar la manera de pensar acerca de la formación estelar, al eliminar la suposición de evolución lenta y añadir el ingrediente del material continuamente lloviendo hacia los grumos donde se forman las estrellas,” comentó el Dr. Vázquez. “Como el gas en caída comprime aún más la región en colapso, algunos grumos que parecieran no tener suficiente material como para formar estrellas en realidad sí pueden formarlas. Además, la estrella en formación puede recibir más material de la nube alrededor, por lo que la masa del grumo no limita la masa de la estrella o conjunto de estrellas que se forman.”

“Hoy en día el debate entre la comunidad científica acerca del estado dinámico de las nubes moleculares es muy vigoroso y extremadamente activo, y este trabajo añade una base teórica a favor de un estado de las nubes fuera del equilibrio, algo crucial para nuestra comprensión del Universo y de cómo nació nuestro propio Sol”, concluyó el Dr. Gómez.

Artículo Científico

El artículo de investigación fue publicado el pasado 11 de febrero de 2021 en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Todos los autores son parte del grupo de “Física del Medio Interestelar” del IRyA.

Density profile evolution during prestellar core collapse: collapse starts at the large scale
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021MNRAS.502.4963G/abstract
https://arxiv.org/abs/2009.14151

Imagen

Barnard 59, parte de la Nebulosa de la Pipa, es un grumo oscuro en una etapa temprana que está formando solamente unas pocas estrellas de baja masa. NGC 7023, la Nebulosa del Iris, es un grumo de masa intermedia más evolucionado con un cúmulo de estrellas formadas en su interior. Créditos Barnard 59: ESO (CC BY 4.0). Créditos NGC 7023: Bill Tins (CC BY-SA 4.0). 

Grupo de investigación “Física del Medio Interestelar”

El grupo de “Física del Medio Interestelar” del IRyA se enfoca en entender el proceso de la formación estelar desde un punto de vista tanto teórico como observacional. Su trabajo combina simulaciones numéricas de última generación con modelos analíticos para estudiar el rol de diferentes mecanismos físicos como la gravedad, los campos magnéticos y la retroalimentación, para explicar cómo se forman las estrellas en las nubes moleculares, y confrontar sus resultados con observaciones en diferentes longitudes de onda.

Sobre el IRyA, UNAM

El Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM (IRyA) es una entidad académica del Campus Morelia de la UNAM que realiza investigación de alto nivel e impacto en las áreas de Medio Interestelar, Formación Estelar, Estrellas Evolucionadas, Altas Energías, Dinámica y Estructura Galáctica, Astronomía Extragaláctica y Cosmología. También participa en la formación de recursos humanos de alto nivel, y mantiene un estrecho contacto con la sociedad a través de diversos programas de divulgación. Para saber más sobre nuestro Instituto, visite nuestra página web y redes sociales:

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Dr. René A. Ortega Minakata
Divulgación y Comunicación de la Ciencia
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Texto: IRyA UNAM