Tras usar el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar regiones donde se forman estrellas en la Gran Nube de Magallanes, un equipo de investigación descubrió la existencia de un turbulento fenómeno de tira y empuja en la región de formación estelar 30 Doradus. Las observaciones revelaron que, a pesar de una intensa retroalimentación estelar, la gravedad está influyendo en la nube molecular y, contra todo pronóstico científico, sigue empujando la formación de estrellas jóvenes y masivas. Los resultados de las observaciones se presentaron hoy en una conferencia de prensa durante la asamblea 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS, por su sigla en inglés), celebrada en Pasadena (California, EE. UU.), y se publicaron en la revista The Astrophysical Journal (ApJ).

 

30 Doradus es una gran región de formación de estrellas ubicada en las cercanías de la Vía Láctea (a tan solo 170.000 años luz de distancia), en el corazón de la famosa Nebulosa de la Tarántula, en la Gran Nube de Magallanes. Este cúmulo de estrellas, el más grande del vecindario cósmico, es un objeto de estudio ideal para quienes buscan comprender el nacimiento y la evolución de las estrellas. En el centro de 30 Doradus se encuentra una brillante cuna estelar que ha sido testigo del nacimiento de más de 800.000 estrellas y protoestrellas, entre ellas medio millón de jóvenes estrellas masivas y calientes. Esta región reviste especial interés para quienes estudian la formación estelar y la evolución de las galaxias, debido al efecto contrapuesto que se puede observar entre la gravedad y la retroalimentación estelar (un fenómeno donde una gran cantidad de energía devuelta a la región por estrellas jóvenes y masivas puede ralentizar la formación de nuevas estrellas), dos fenómenos que compiten entre sí, controlando la tasa de formación estelar.

 

Nuevas observaciones de 30 Doradus se llevaron a cabo con los receptores extremadamente sensibles de Banda 6 de ALMA, un observatorio coadministrado por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF), revelando sorprendente información sobre la nube molecular. “Las estrellas se forman cuando las densas nubes de gas se vuelven incapaces de resistir la fuerza de gravedad. Nuestras nuevas observaciones revelaron claros indicios de que la gravedad está incidiendo en las partes más densas de las nubes, y a la vez mostraron muchos fragmentos de nubes de menor densidad y demasiado turbulentas como para que la gravedad las afecte”, explica Tony Wong, profesor de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y autor principal del nuevo estudio. “En las partes de la nube más cercanas a las estrellas jóvenes y masivas esperábamos encontrar claras señales de que la gravedad era contrarrestada por la retroalimentación y, en consecuencia, ver una menor tasa de formación estelar. En cambio, nuestras observaciones confirmaron que, incluso en una zona con retroalimentación extremadamente activa, la gravedad sigue siendo bastante fuerte y la formación de estrellas es muy posible que continúe”.

 

Para tener una idea más clara sobre 30 Doradus, el equipo dividió la nube en zonas para ver cómo difieren unas partes de otras. Como las estrellas suelen formarse en las partes más densas de las nubes moleculares, era muy importante distinguir las zonas más densas de las menos densas para entender a cabalidad lo que sucede en 30 Doradus. Esta novedosa forma de proceder permitió definir un patrón. “Creíamos que las nubes de gas interestelar eran estructuras gordinflonas o redondeadas, pero está quedando cada vez más claro que se trata de estructuras estiradas o filamentosas”, afirma Tony Wong. “Cuando dividimos la nube en sectores para medir diferencias en la densidad, vimos que las partes más densas no tienen una distribución aleatoria, sino que están muy bien organizadas en estos filamentos. A su vez, los filamentos parecen ser moldeados por la gravedad, con lo cual son probablemente un paso importante en el proceso de formación estelar”.

 

A diferencia de la Vía Láctea, que presenta una tasa de formación estelar relativamente lenta, de unas siete estrellas (o el equivalente a cuatro masas solares) por año, las regiones de formación de estrellas de la Gran Nube de Magallanes, hogar de 30 Doradus, experimentan ciclos de “auge y caída” más marcados, los que muchas veces resultan en períodos de intenso nacimiento estelar. El equipo espera que los nuevos hallazgos, sumados a futuras investigaciones, arrojen luz sobre las diferencias entre la Vía Láctea y otras galaxias con formación estelar más activa, ayudando a comprender cómo la competencia entre la gravedad y la retroalimentación incide en la forma de las nubes moleculares y afecta la velocidad a la que se forman nuevas estrellas.

 

Remy Indebetouw, astrónomo de NRAO y coautor del estudio, comenta: “30 Doradus contiene el cúmulo de estrellas masivo más cercano a la Tierra. Este tipo de cúmulo puede actuar como una verdadera bomba en una galaxia, expulsando gas e incluso alterando su evolución en el largo plazo. Queremos entender en detalle cómo las nubes moleculares se convierten en estrellas: cuánto tardan, cuán rápido las estrellas recién formadas empiezan a afectar su nube materna y a lo largo de qué distancias. Estos son todos aspectos poco comprendidos por el momento. Observar estos cúmulos nos permitirá acercarnos un poquito a las respuestas”.

 

Según Wong, las observaciones están ayudando a los científicos no solo a entender las implicaciones científicas generales de los procesos de formación estelar, sino también a revelar la historia y el futuro de las galaxias. “Uno de los principales misterios de la astronomía es por qué todavía podemos presenciar estrellas formándose hoy. ¿Qué impidió que todo el gas colapsara en un enorme espectáculo de fuegos artificiales mucho tiempo atrás? Lo que estamos descubriendo ahora puede ayudarnos a ver lo que sucede en las entrañas de las nubes moleculares y entender mejor cómo las galaxias sostienen los procesos de formación estelar en el tiempo”.

 

 

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El Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) pertenece a la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF) y es operado por Associated Universities Inc. (AUI) en virtud de un acuerdo de cooperación.

 

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El observatorio astronómico internacional Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) 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.

 

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Amy C. Oliver

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aoliver@nrao.edu

 

Imagen compuesta de 30 Doradus en la Gran Nube de Magallanes

 

Ampliación de la región sur de 30 Doradus

 

Ampliación de la región norte de 30 Doradus

30 Doradus, ubicada en la Gran Nube de Magellanes

 

 

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) -un observatorio internacional coadministrado por Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF)-, un equipo de investigación observó una cantidad considerable de gas neutro y frío en las zonas periféricas de la joven galaxia A1689-zD1, así como erupciones de gas caliente provenientes de su centro. Este estudio podría arrojar luces sobre una etapa crucial de la evolución de las galaxias en su juventud, cuando recién emprenden los procesos de transformación que las convierten posteriormente en objetos más estructurados. Los resultados de las observaciones se presentaron hoy en una conferencia de prensa durante la asamblea 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS, por su sigla en inglés), celebrada en Pasadena (California, EE. UU.), y se publicarán en la revista The Astrophysical Journal (ApJ).

 

A1689-zD1 es una joven y activa galaxia con formación de estrellas, ligeramente menos luminosa y masiva que la Vía Láctea, ubicada a unos 13.000 millones de años luz de la Tierra, en el cúmulo de la constelación de Virgo. Esta galaxia, que se encuentra oculta detrás del cúmulo de galaxias Abell 1689, fue descubierta en 2007 y su existencia fue confirmada en 2015 gracias al efecto de lente gravitacional, que permitió amplificar su brillo en más de 9 veces. Desde entonces, la comunidad científica continuó estudiándola como una candidata que podría representar la evolución de otras galaxias “normales”. El calificativo normal constituye una distinción importante que ha ayudado a la comunidad científica a dividir las características y el comportamiento de A1689-zD1 en dos categorías: típicas y atípicas, correspondiendo estas últimas a características poco comunes, similares a las de galaxias más maduras y masivas.

 

“A1689-zD1 pertenece a una época muy temprana del Universo primitivo: tan solo 700 millones de años después del Big Bang, una época en que las galaxias recién empezaban a formarse”, comenta Hollis Akins, estudiante de pregrado en astronomía en Grinnell College y autor principal del estudio. “Lo que vemos en estas nuevas observaciones son indicios de procesos que podrían contribuir a la evolución de lo que llamamos galaxias normales, por oposición a las galaxias masivas. Y lo más importante es que hasta ahora no creíamos que estos procesos se daban en galaxias normales”.

 

Uno de estos procesos poco comunes en esta galaxia es la producción y distribución de combustible que sirve para formar estrellas, y en grandes cantidades. El equipo de investigación usó la elevada sensibilidad del receptor de Banda 6 de ALMA para observar en detalle un halo de gas de carbono que se extiende mucho más allá del centro de la joven galaxia. Esto podría delatar la existencia de procesos de formación estelar en la misma región o bien ser el resultado de disrupciones estructurales, como fusiones o erupciones en las primeras etapas de formación de la galaxia.

 

Según Akins, se trata de un fenómeno inusual en las primeras galaxias del Universo. “El gas de carbono que observamos en esta galaxia suele encontrarse en regiones donde hay gas de hidrógeno neutro, que también es donde suelen formarse nuevas estrellas. Si esto es lo que ocurre en A1689-zD1, esta galaxia probablemente sea mucho más grande de lo que se creía. También es posible que este halo sea un remanente de actividad galáctica anterior, como fusiones que han ejercido complejas fuerzas gravitacionales sobre la galaxia y causado la expulsión de una gran cantidad de gas neutro a lo largo de grandes distancias. En ambos casos, la temprana evolución de esta galaxia probablemente fue activa y dinámica, y estamos viendo que esta podría ser una característica común, aunque hasta ahora desconocida, en los procesos de formación de las primeras galaxias”.

 

Más que simplemente poco común, este hallazgo podría tener implicaciones importantes para el estudio de la evolución de las galaxias, especialmente considerando que las observaciones de radio suelen revelar detalles que los telescopios ópticos no detectan. Seiji Fujimoto, investigador de posdoctorado del Cosmic Dawn Center del Instituto Niels Bohr y coautor del estudio, señala: “La emisión del gas de carbono de A1689-zD1 es mucho más extensa de lo que se había observado con el telescopio espacial Hubble, lo cual podría significar que las primeras galaxias podrían no ser tan pequeñas como parecen. Y si resultan ser más grandes de lo que creíamos, este hallazgo tendría repercusiones importantes en la teoría sobre la formación y evolución de las galaxias del Universo primitivo”.

 

El equipo dirigido por Akins también observó erupciones de gas ionizado caliente, generalmente causadas por alguna actividad galáctica violenta como una supernova, desde el centro de la galaxia hacia fuera. Considerando su naturaleza explosiva, es posible que estas erupciones estén relacionadas de alguna forma con el halo de carbono. “Las erupciones son el resultado de una actividad violenta, como la explosión de una supernova, que expulsa material gaseoso hacia fuera de la galaxia, o de la presencia de agujeros negros en el centro de las galaxias, cuyo fuerte efecto magnético puede generar potentes chorros que expulsan material. Por eso, hay grandes probabilidades de que estas erupciones calientes tengan algo que ver con la presencia del frío halo de carbono”, asegura Akins. “Esto pone de manifiesto la importancia de la naturaleza multifase, o de caliente a frío, del gas expulsado”.

 

Darach Watson, profesor asociado del Cosmic Dawn Center del Instituto Niels Bohr y coautor del estudio, confirmó en 2015 que A1689-zD1 era una galaxia de alto desplazamiento al rojo, con lo que pasó a ser la galaxia polvorienta más distante que se haya observado. “Hemos visto este tipo de emisión de halo de gas en galaxias que se formaron más tarde en el Universo, pero verlo en una galaxia en una época tan lejana significa que este tipo de comportamiento es universal incluso en las galaxias más modestas donde se formaron la mayoría de las estrellas en las primeras etapas del Universo. Entender cómo ocurrieron estos procesos en una galaxia tan joven es fundamental para entender cómo se formaron las estrellas en el Universo primitivo”.

 

Kirsten Knudsen, profesora de astrofísica del Departamento de Espacio, Tierra y Medio Ambiente de la Chalmers University of Technology y coautora del estudio, encontró indicios del continuo de polvo de A1689-zD1 en 2017. Knudsen destacó la suerte de contar con un efecto de lente gravitacional extremo que permitió cada uno de estos nuevos hallazgos. “Como las señales de A1689-zD1 se ven amplificadas en más de nueve veces, podemos ver detalles muy importantes que, de lo contrario, serían muy difíciles de observar en condiciones normales en galaxias tan distantes. Lo que vemos ahora es que en realidad las galaxias del Universo primitivo son muy complejas, y esta galaxia seguirá imponiendo desafíos y aportando nuevos resultados durante un buen tiempo”.

 

En enero de 2023 se realizarán observaciones espectroscópicas e infrarrojas de A1689-zD1 con los instrumentos NIRSpec Integral Field Unit (IFU) y NIRCam del telescopio espacial James Webb. Las nuevas observaciones complementarán los datos recabados hasta entonces por el Telescopio Espacial Hubble y ALMA, y ofrecerán una vista más detallada y completa de la joven galaxia en múltiples longitudes de onda.

 

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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.

 

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Lecturas de foto:

A1689-zD1 observada en ondas de radio

 

A1689-zD1, una pequeña galaxia en un gran espacio

Representación artística de A1689-zD1

A1689-zD1 en el cúmulo de Virgo

Primeras imágenes de radio de HD 53143 arrojan nuevas luces sobre el desarrollo inicial de sistemas similares al Sistema Solar

 

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos y astrónomas obtuvo la primera imagen de un disco de escombros de la estrella cercana HD 53143 en longitudes de onda milimétricas, y el resultado dista mucho del que se esperaba. Sobre la base de datos coronográficos previos, la comunidad científica esperaba que ALMA confirmara que el disco tenía el aspecto de un anillo visto de frente salpicado de aglomeraciones de polvo. En cambio, el estudio reveló el disco más complejo y excéntrico observado a la fecha. Los resultados de las observaciones se presentaron hoy en una conferencia de prensa durante la asamblea 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS, por su sigla en inglés), celebrada en Pasadena (California, EE. UU.), y se publicarán en la revista The Astrophysical Journal Letters (ApJL).

 

HD 53143 es una estrella de unos 1.000 millones de años, similar al Sol, ubicada a 59,8 años luz de la Tierra, en la constelación Carina, y fue observada por primera vez con la cámara coronográfica avanzada del telescopio espacial Hubble (HST) en 2006. Esta estrella está rodeada por un disco de escombros -un cinturón de cometas que orbitan alrededor de una estrella y, al entrar constantemente en colisión, van desintegrándose y generando polvo y escombros más pequeños- que la comunidad científica creía ser un anillo similar al disco de escombros que rodea nuestro Sol, conocido como Cinturón de Kuiper.

 

Las nuevas observaciones de HD 53143 se llevaron a cabo con los receptores ultrasensibles de Banda 6 de ALMA -un observatorio coadministrado por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF)- y revelaron que el disco de escombros de este sistema estelar en realidad es considerablemente excéntrico. En los discos de escombros con forma de anillo, la estrella suele encontrarse cerca del centro o en pleno centro del disco. En cambio en discos excéntricos con forma elíptica, la estrella se ubica cerca de uno de los focos de la elipsis, lejos del centro. Esto es precisamente lo que sucede en el caso de HD 53143, y que no se había observado en estudios coronográficos anteriores porque los coronógrafos bloquean a propósito la luz de la estrella observada con el fin de permitir una mejor observación de los objetos aledaños. El sistema estelar también podría albergar un segundo disco y al menos un planeta.

 

“Hasta ahora los científicos nunca habían observado un disco de escombros con una estructura tan compleja. Además de ser una elipsis con una estrella cerca de uno de los focos, probablemente también tiene un segundo disco interno desalineado o inclinado con respecto al disco externo”, explica Meredith MacGregor, profesora asistente del Centro de Astrofísica y Astronomía Espacial (CASA) y del Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias (APS) de la Universidad de Colorado Boulder, y autora principal del estudio. “Para que se genere esta estructura tiene que haber un planeta o más cuya fuerza gravitacional está perturbando el material del disco”.

 

Según MacGregor, HD 53143 es el disco de escombros más excéntrico observado hasta ahora, al presentar el doble de excentricidad que el disco de escombros de Fomalhaut, cuya imagen completa en longitudes de onda milimétricas fue obtenida por MacGregor usando ALMA en 2017. “Hasta ahora no hemos encontrado muchos discos con un nivel significativo de excentricidad. Por lo general, no esperamos que los discos sean demasiado excéntricos a menos que algo, como un planeta, los esté esculpiendo y obligando a adoptar esa forma. Sin esa fuerza, las órbitas suelen ser circulares, como las que vemos en nuestro Sistema Solar”.

 

MacGregor hace hincapié en que los discos de escombros no son simples aglomeraciones de polvo y rocas dispersas por el espacio, sino registros históricos de procesos de formación planetaria que muestran cómo los sistemas planetarios evolucionan con el tiempo y proporcionan pistas sobre su futuro. “No se puede estudiar la formación de la Tierra y del Sistema Solar directamente, pero se pueden estudiar otros sistemas de aspecto similar más jóvenes que el nuestro. Es un poco como mirar hacia el pasado”, explica. “Los discos de escombros son registros fosilizados de procesos de formación planetaria, y los resultados de este nuevo estudio confirman que hay mucho más por aprender sobre estos sistemas. Dicho conocimiento podría ayudarnos a entender mejor las complejas dinámicas de los sistemas estelares similares a nuestro Sistema Solar”.

 

 

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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.

 

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Primera imagen de HD 53143 en longitudes de onda milimétricas revelan una clara excentricidad.

 

Representación artística del disco de escombros excéntrico de HD 53143

 

 

HD 53143 en la constelación Carina

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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[Título]

Un misterio resuelto en longitudes de onda múltiples

 

[Archivo]

nrao22ao09_MacGregor_HD51343_HST_ALMA.jpg

 

 

Imagen compuesta del sistema estelar HD 53143. Los datos recabados por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), mostrados en naranja y rojo, revelaron por primera vez un disco de escombros excéntrico con forma elíptica orbitando alrededor de HD 53143. El punto sin resolver cerca del foco sur del disco corresponde a la estrella, mientras que un segundo punto sin resolver hacia el norte indica la posible presencia de un planeta. En azul y blanco se muestran los datos ópticos de la cámara coronográfica avanzada del telescopio espacial Hubble. Una máscara coronográfica bloquea la luz para permitir al equipo de investigación ver lo que sucede alrededor de HD 53143.

 

Créditos: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor (U. Colorado Boulder); NASA/ESA Hubble, P. Kalas (UC Berkeley); S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)