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Disco fragmentado da nacimiento a “extraña pareja” de estrellas

18 Diciembre, 2018 / Tiempo de lectura: 7 minutes

Artículo científico

Un equipo de astrónomos descubrió, gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que dos jóvenes estrellas que están formándose a partir del mismo disco protoplanetario giratorio podrían ser gemelas, es decir, podrían provenir de la misma nube incubadora. Sin embargo, esa sería la única similitud, pues ambas tienen muy poco en común.

La estrella ubicada en el centro de este sistema, a unos 11.000 años luz de la Tierra, es enorme: 40 veces más masiva que la Tierra. La otra estrella, que ALMA descubrió hace poco justo más allá del disco de la estrella central, tiene apenas una ochentava parte de esa masa.

Tamaña diferencia de masa sería un indicio de que tuvieron procesos de formación muy diferentes. La estrella más grande tuvo una evolución más o menos tradicional, donde un denso “núcleo” de gas colapsó por efecto de la fuerza de gravedad. La más pequeña, al parecer, siguió un camino menos común (al menos para las estrellas), al acumular masa de una parte del disco que se “fragmentó” a medida que maduró, un proceso quizás más frecuente para los planetas gaseosos gigantes.

“Hace tiempo que los astrónomos saben que las estrellas más masivas orbitan una o más estrellas dentro de un sistema compacto, pero hasta ahora solo había conjeturas para explicar cómo llegan a hacerlo”, comenta Crystal Brogan, astrónoma del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO, en su sigla en inglés) en Charlottesville (Virginia), y coautora del estudio. “Con ALMA, ahora tenemos pruebas de que el disco de polvo y gas que abarca y alimenta una estrella masiva en crecimiento también produce fragmentos en las etapas iniciales que pueden llegar a formar una segunda estrella”.

El objeto principal, conocido como MM 1a, es una joven estrella masiva (que ya se conocía) rodeada de un disco plano de polvo y gas que gira. Su tenue compañera protoestelar, MM 1b, fue detectada ahora por ALMA justo afuera del disco protoplanetario de MM 1a. Los astrónomos creen que este es uno de los primeros ejemplos de disco fragmentado que se detectan alrededor de una joven estrella masiva.

“Esta observación de ALMA suscita nuevas preguntas: ¿tendrá la estrella secundaria su propio disco? ¿Cuán rápido puede crecer esta estrella? Algo increíble de ALMA es que aún no lo hemos usado a plena capacidad en este campo, y algún día nos permitirá responder estas nuevas preguntas”, señala Todd Hunter, también del NRAO, en Charlottesville, y coautor del estudio.

Las estrellas se forman a partir de grandes nubes de polvo y gas presentes en el espacio interestelar. Cuando estas nubes colapsan por efecto de la gravedad, empiezan a girar más rápido y forman un disco a su alrededor.

“En estrellas de poca masa como nuestro Sol, los planetas se forman en estos discos”, explica John Ilee, astrónomo de la Universidad de Leeds (Reino Unido) y autor principal del estudio. “En este caso, la estrella y el disco que observamos son tan masivos que, en vez de ver un planeta formándose en el disco, vemos otra estrella naciendo”.

Al observar la luz emitida naturalmente por el polvo en longitudes de onda milimétricas y los sutiles cambios de frecuencia en la luz emitida por el gas, los investigadores lograron calcular la masa de MM 1a y MM 1b.

Los resultados de esta investigación se publicaron en la revista The Astrophysical Journal Letters.

“Hay muchas otras estrellas masivas con estrellas compañeras cercanas”, agrega Ilee. “Pero las estrellas binarias suelen tener masas muy similares, por lo que es probable que se hayan formado juntas, como gemelas. Encontrar un joven sistema binario con una razón de masa de 80 a 1 es muy inusual, y debe ser el resultado de procesos de formación muy distintos para ambos objetos”.

El proceso de formación más probable para MM 1b es el que ocurre en la zona externa de los discos fríos y masivos. Estos discos con “gravedad inestable” son incapaces de resistir a la fuerza de su propia gravedad, y al colapsar forman uno o más fragmentos.

Los investigadores señalan que la joven estrella recién descubierta MM 1b también podría estar rodeada por su propio disco circumestelar, que podría ser capaz de formar planetas por sí solo, aunque tendría que hacerlo rápido. “Las estrellas masivas como MM 1a viven solo alrededor de 1 millón de años antes de explotar y convertirse en una gran supernova. Por lo tanto, aunque MM 1b pueda formar su propio sistema planetario en el futuro, este no durará mucho tiempo”, concluye Ilee.

Información adicional

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 miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), 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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