JWST establece un nuevo récord y ve estrellas recién formándose en M33         

Por: Carolyn Collins Petersen, Universe Today.

29 de diciembre de 2023

Galaxia M33 (Galaxia Triángulo) vista por el Telescopio Espacial Hubble. JWST se utilizó recientemente para observar sitios en su brazo sur donde parecen encontrarse estrellas recién en formación (YSO).

Nuestra Vía Láctea está repleta de nubes moleculares gigantes que dan origen a estrellas. Por lo que vemos aquí, los astrónomos suponen que el proceso de creación de estrellas también se desarrolla de manera similar en otras galaxias. Tiene sentido ya que sus estrellas tienen que formarse de alguna manera. Ahora, gracias al JWST, los astrónomos han detectado objetos estelares bebés en una galaxia a 2,7 millones de años luz de distancia. Eso es millones de años luz más distante que cualquier observación previa de estrellas recién formadas.

Los objetivos de las observaciones del JWST son los "objetos estelares jóvenes" (YSO, por sus siglas en inglés) en la galaxia Triangulum (M33). Los astrónomos utilizaron el generador de imágenes de infrarrojo medio (MIRI) del telescopio para estudiar una sección de uno de los brazos espirales de M33 en busca de YSO. Encontraron 793 de estas estrellas jóvenes escondidas dentro de enormes nubes de gas y polvo. Se trata de un descubrimiento importante, que indica que los procesos de nacimiento de estrellas que conocemos tan bien en nuestra galaxia se producen como esperamos que ocurran en otras.

Para poner este descubrimiento en algún tipo de contexto, echemos un vistazo a los objetos estelares jóvenes con un poco más de detalle. En términos generales, se trata simplemente de estrellas en las primeras fases de su evolución. El nacimiento de una estrella comienza cuando los materiales en una nube molecular gigante comienzan a "agruparse" gravitacionalmente. La parte más densa del grupo se vuelve más densa, las temperaturas aumentan y, finalmente, comienza a brillar.

Los objetos estelares jóvenes pueden ser protoestrellas que todavía están barriendo masa de sus gigantescas nubes moleculares. Todavía no son estrellas, es decir, no han iniciado la fusión en sus núcleos. Eso no sucederá hasta dentro de unos quinientos millones de años (más o menos, dependiendo de la masa). Una vez que termina la caída de gas en un núcleo estelar infantil, el objeto se convierte en un objeto estelar previo a la secuencia principal. Todavía no es oficialmente una estrella. Eso sucede cuando la fusión se enciende dentro de la estrella. Luego, se convierte en una estrella de la secuencia principal. En general, ha despejado gran parte de su nube natal, lo que facilita su observación.

Las estrellas en las primeras etapas de formación son difíciles de observar, incluso en nuestra galaxia. Por un lado, sus nubes natales ocultan estas estrellas infantiles. Eso hace que sea muy difícil detectarlos en luz visible. Pero, una vez que están lo suficientemente calientes como para brillar, emiten radiación infrarroja . Con los instrumentos adecuados, los astrónomos pueden detectar fácilmente esa luz. La luz infrarroja es una herramienta principal que utilizan los astrónomos para buscar áreas donde las estrellas recién comienzan a formarse.

A medida que "crecen", los objetos estelares jóvenes suelen emitir chorros de material. Estos chorros destacan por sus emisiones de radio, que también pueden detectarse con bastante facilidad. Estas estrellas jóvenes también expulsan material en flujos de material llamados flujos bipolares. Los astrónomos los detectan buscando evidencia de hidrógeno molecular caliente o moléculas calientes de monóxido de carbono, nuevamente, en longitudes de onda infrarrojas. Generalmente, estos flujos bipolares emanan de los objetos más jóvenes, de menos de 10.000 años.

Muchas estrellas jóvenes tienen discos circunestelares a su alrededor. Estos son parte de la nube que formó la estrella y continúa alimentándola de material. Con el tiempo, este disco se convierte en el sitio de formación planetaria, razón por la cual los astrónomos a menudo se refieren a ellos como "discos protoplanetarios" o "proplyds". Estos discos se observan en luz visible e infrarroja mediante una variedad de observatorios terrestres y espaciales.

Todas estas manifestaciones del nacimiento de estrellas existen en nuestra galaxia, particularmente en los brazos espirales, y los astrónomos han catalogado muchas de ellas. Uno de los ejemplos más conocidos es la Nebulosa de Orión. Alberga varios de estos bebés estelares, con discos protoplanetarios, chorros y flujos bipolares. Un objeto en particular, llamado YSO 244-440, es parte del Cúmulo de la Nebulosa de Orión, un grupo de estrellas muy jóvenes. Este bebé estelar aún se encuentra escondido en el disco circunestelar que lo vio nacer. A principios de 2023, los astrónomos que utilizaron el Very Large Telescope en Chile anunciaron que habían observado un chorro que emanaba de este objeto.

El equipo utilizó el instrumento MIRI para observar una sección de 5,5 kiloparsecs de los brazos espirales del sur de M33. Utilizaron observaciones del HST realizadas previamente para identificar sitios probables de YSO en el brazo. Luego, centraron JWST en esos sitios. El resultado es un catálogo enorme de casi 800 YSO candidatos individuales que luego analizaron. Después de ordenar las observaciones y clasificar lo que encontraron, los astrónomos llegaron a algunas conclusiones interesantes sobre la formación de estrellas en M33. Descubrieron que las nubes moleculares gigantes más masivas albergan una gran cantidad de candidatos a objetos estelares jóvenes.

Las cifras son similares a las que se ven en nubes similares en la Vía Láctea. El brazo espiral que estudiaron parece tener un mecanismo de formación de estrellas muy eficiente, que no está necesariamente correlacionado con la masa de las nubes moleculares gigantes que se encuentran allí. Todavía están tratando de descubrir por qué el brazo espiral es un motor de formación estelar. Es posible que incluso con JWST, no estemos viendo las primeras fases de formación estelar en esa sección del brazo espiral de la galaxia Triángulo. También es probable que los brazos espirales de M33 (que se describen como "floculentos") sean diferentes en varios aspectos de los brazos espirales de la Vía Láctea (por ejemplo).

La floculencia podría ser causada por múltiples episodios de formación estelar que afectan la estructura de las nubes de gas y polvo del interior. Los brazos espirales de nuestra propia galaxia están bastante bien definidos y ciertamente menos floculantes que los de M33. Eso podría indicar un cambio evolutivo que tiene lugar a medida que una galaxia continúa con sus actividades de formación de estrellas. Los astrónomos también sugieren que la región entre los brazos espirales que estudiaron en M33 no es tan eficiente en lo que respecta a la producción de estrellas.

Dado que se trata de un "primer vistazo" a la formación de estrellas en una galaxia distante, los astrónomos utilizarán esas observaciones para modelar lo que creen que está sucediendo en M33. Con el tiempo, deberían poder utilizar lo que aprendan para hacer estimaciones muy precisas de cuánta formación estelar está ocurriendo en la región que estudiaron. Finalmente, deberían poder extrapolar esa tasa de formación de estrellas a otros brazos en M33. Eso debería darles una visión muy necesaria sobre el estado evolutivo y la historia de esa galaxia.

Fuente:

https://phys.org/news/2023-12-jwst-newly-stars-triangulum-galaxy.html