JWST y ALMA revelan cúmulos estelares jóvenes y el nacimiento de las primeras estrellas del universo 

16 Enero, 2025 / Tiempo de lectura: 7 minutes

Gracias al Telescopio Espacial James Webb (JWST) y a las observaciones del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo astronómico ha realizado descubrimientos revolucionarios sobre la formación de estrellas jóvenes en la Gran Nube de Magallanes (LMC). El estudio, publicado en The Astrophysical Journal, aporta nuevos datos sobre las primeras etapas de la formación de estrellas masivas fuera de nuestra galaxia.   

Hace aproximadamente 6 a 7 mil millones de años, los supercúmulos estelares eran el principal medio de formación de estrellas, produciendo cientos de estrellas nuevas cada año. Este tipo de formación estelar ha ido disminuyendo con el tiempo, ya que muy raramente se encuentran supercúmulos estelares en nuestro Universo Local. Actualmente sólo se conocen dos supercúmulos estelares en la Vía Láctea y uno en la LMC, todos con millones de años de antigüedad. Las nuevas observaciones del JWST han proporcionado pruebas inequívocas de que la región de N79 alberga un segundo supercúmulo estelar en la LMC, de apenas 100.000 años. Este descubrimiento permite a los astrónomos ser testigos del nacimiento de un supercúmulo estelar en nuestra galaxia vecina.  

La LMC, una galaxia satélite de nuestra Vía Láctea se encuentra a casi 160.000 años-luz de la Tierra. Esta distancia relativamente cercana, y su orientación con respecto a la Tierra, la convierten en un laboratorio ideal para estudiar la formación estelar fuera de nuestra galaxia. El instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del JWST observó 97 objetos estelares jóvenes en la región N79 de la LMC, donde se encuentra el supercúmulo estelar H72.97-69.39, descubierto recientemente. La abundancia de elementos pesados en la LMC es la mitad que la de nuestro Sistema Solar, en condiciones de formación estelar similares a las de hace 6 a 7 mil millones de años. Esto permite a los astrónomos hacerse una idea de cómo pudo tener lugar la formación estelar en los albores del universo.  

Las imágenes MIRI muestran que los objetos estelares jóvenes más masivos se reúnen cerca de H72.97-69.39, y los menos masivos se distribuyen en las afueras de N79, un proceso conocido como segregación de masas. Lo que antes se creía que era una única estrella joven masiva se ha revelado ahora como cúmulos de cinco estrellas jóvenes, sacados a la luz por las imágenes precisas del JWST. Una de las cinco estrellas jóvenes es más de 500.000 veces más luminosa que el Sol, con más de 1.550 estrellas jóvenes a su alrededor, según reveló la cámara infrarroja cercana (NIRCam) del JWST. 

ALMA ha contribuido significativamente al estudio de objetos estelares jóvenes en la LMC, particularmente en la región N79. Observaciones anteriores de ALMA en esta región revelaron dos filamentos de polvo y gas que colisionan a lo largo de un pársec. En su punto de colisión se encuentra el supercúmulo estelar H72.97-69.39, hogar de la protoestrella más luminosa identificada por el JWST. La colisión de filamentos de gas molecular podría ser el catalizador necesario para crear un supercúmulo estelar, y las observaciones de ALMA proporcionan un contexto crucial para comprender el entorno a mayor escala en el que se están formando estos objetos estelares jóvenes. Esta investigación en múltiples longitudes de onda, que combina datos del JWST y de ALMA, permitió a los astrónomos estudiar la relación entre las estructuras de nubes moleculares a gran escala y el nacimiento de protoestrellas y cúmulos.  

“El estudio de los objetos estelares jóvenes en la LMC ofrece a los astrónomos un asiento de primera fila para presenciar el nacimiento de estrellas en una galaxia cercana. Por primera vez, podemos observar protoestrellas individuales de baja masa similares al Sol formándose en pequeños cúmulos, fuera de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea”, comparte Isha Nayak, autora principal de esta investigación. “Podemos ver con un detalle sin precedentes la formación estelar extragaláctica en un entorno similar a cómo se formaron algunas de las primeras estrellas en el universo”.  

Con esta nueva investigación, el equipo ya ha logrado observar objetos estelares jóvenes en distintas etapas evolutivas, desde protoestrellas muy jóvenes incrustadas, hasta objetos más evolucionados que ionizan su entorno. Estos datos permiten comprender mejor la compleja química que tiene lugar en estos viveros estelares, incluida la presencia de hielo, moléculas orgánicas y polvo, conectando la formación de estrellas con la historia más amplia de cómo los elementos y compuestos se distribuyen por el universo. Estas diversas observaciones amplían los conocimientos que los astrónomos tenían hasta ahora sobre el ciclo vital completo de las estrellas masivas. Nayak finalmente añade: “Al arrojar luz sobre el nacimiento de un supercúmulo estelar en una galaxia cercana, esta investigación nos ayuda a comprender los procesos que dieron forma a los primeros cúmulos estelares y galaxias de nuestro universo y que, en última instancia, condujeron a nuestra propia existencia”. 

Información adicional

Los resultados de las observaciones se encuentran publicados en el siguiente artículo científico:

Nayak et.al "JWST Mid-infrared Spectroscopy Resolves Gas, Dust, and Ice in Young Stellar Objects in the Large Magellanic Cloud" publicado en The Astrophysical Journal.

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO) de los Estados Unidos, 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 miembro; 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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