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Primer planeta descubierto alrededor de gemelo solar en un cúmulo estelar

Impresión artística de un exoplaneta orbitando una estrella en el cúmulo Messier 67. Crédito: ESO/L. Calçada

Los astrónomos han usado el buscador de planetas HARPS de ESO situado en Chile, en conjunto con otros telescopios alrededor del mundo, para descubrir tres planetas orbitando estrellas en el cúmulo Messier 67. A pesar de que actualmente se han detectado más de mil planetas fuera del Sistema Solar, sólo un puñado de ellos ha sido encontrado en cúmulos estelares. Notablemente, uno de estos nuevos exoplanetas está orbitando una estrella que es un gemelo solar muy poco común – una estrella que es casi idéntica al Sol en todos sus aspectos.

Ahora ya se sabe que los planetas que orbitan estrellas fuera del Sistema Solar son bastante comunes. Estos exoplanetas se han encontrado orbitando estrellas de una amplia gama de edades y composiciones químicas y están dispersos en los cielos.  Sin embargo, hasta ahora, muy pocos planetas han sido descubiertos dentro de cúmulos estelares[1]. Esto es particularmente extraño, ya que es sabido que las estrellas nacen en cúmulos. Los astrónomos se han preguntado acaso existe algo peculiar acerca de la formación de planetas en cúmulos estelares que pudiera explicar esta curiosa escasez.

Anna Brucalassi (Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, Garching, Alemania), autora principal del nuevo estudio, junto a su equipo, deseaban investigar más a fondo. “En el cúmulo estelar Messier 67, todas las estrellas tienen aproximadamente la misma edad y composición que el Sol. Esto proporciona un perfecto laboratorio para estudiar cuántos planetas se forman en un ambiente tan aglomerado, y si acaso se forman principalmente alrededor de estrellas más masivas o menos masivas”.

El equipo utilizó el instrumento buscador de planetas HARPS, del Telescopio de 3.6 metros de ESO, en el Observatorio La Silla. Estos resultados fueron complementados con observaciones desde varios otros observatorios alrededor del mundo[2]. Se monitorearon cuidadosamente 88 estrellas seleccionadas en Messier 67[3] durante un periodo de seis años para observar los pequeñísimos movimientos indicadores de acercamiento y alejamiento desde la Tierra, que revelan la presencia de planetas orbitando.

Este cúmulo yace aproximadamente a 2500 años luz, en  la constelación de Cáncer (El Cangrejo) y contiene alrededor de 500 estrellas. Muchas de las estrellas del cúmulo son más tenues que aquellas normalmente seleccionadas para la búsqueda de exoplanetas y, al intentar detectar las señales débiles de posibles planetas el instrumento HARPS fue exigido al límite.

Se descubrieron tres planetas: dos orbitando estrellas similares al Sol, y uno orbitando una estrella gigante roja, más masiva y evolucionada. Respecto a los dos primeros planetas, ambos tienen aproximadamente un tercio de la masa de Júpiter y orbitan sus estrellas anfitrionas en siete y cinco días respectivamente. El tercer planeta tarda 122 días en orbitar su estrella anfitriona y es más masivo que Júpiter[4].

Se comprobó que el primero de estos planetas se encontraba orbitando una estrella notable – uno de los gemelos solares más idénticos detectados hasta la fecha y que es prácticamente idéntico al Sol (eso1337) [5]. Es el primer gemelo solar en un cúmulo que se haya descubierto conteniendo un planeta.

Dos de los tres planetas son “Júpiteres calientes” – planetas comparables a Júpiter en tamaño, pero mucho más cercanos a sus estrellas anfitrionas y, por lo tanto, mucho más calientes. Los tres planetas están más cercanos a sus estrellas anfitrionas que la zona habitable, donde podría existir agua en estado líquido.

“Estos nuevos resultados demuestran que los planetas en cúmulos estelares abiertos son casi tan comunes como los que se encuentran alrededor de estrellas aisladas – pero no es fácil detectarlos”, afirmó Luca Pasquini (ESO, Garching, Alemania), co-autor del nuevo artículo científico[6]. “Los nuevos resultados contrastan con trabajos anteriores que no lograron encontrar planetas en cúmulos, pero concuerdan con otras observaciones más recientes. Continuamos observando este cúmulo, para descubrir cómo las estrellas con y sin planetas difieren en masa y composición química”.

Notas

[1] Los cúmulos estelares se presentan en dos categorías principales. Los cúmulos abiertos son grupos de estrellas que se han formado juntas a partir de una nube de gas y polvo única, en el pasado reciente. Se les encuentra con mayor frecuencia en los brazos espirales de una galaxia como la Vía Láctea. Por otra parte, los cúmulos globulares son conglomerados esféricos, mucho mayores, de estrellas mucho más longevas, que orbitan alrededor del centro de una galaxia. A pesar de búsquedas cuidadosas, no se han encontrado planetas en cúmulos globulares y, menos de seis, en cúmulos abiertos. En estos últimos dos años, se han encontrado exoplanetas en los cúmulos  NGC 6811 y Messier 44 y, más recientemente aún, se ha detectado uno, también, en el brillante y cercano cúmulo Hyades.

[2] Esta investigación también hizo uso de observaciones realizadas con el instrumento SOPHIE del Observatorio de Haute-Provence, en Francia, como también con el Telescopio Suizo Leonhard Euler de 1.2 metros en el Observatorio La Silla de ESO en Chile y el Telescopio Hobby Eberly, ubicado en Texas, USA.

[3] La mayoría de los cúmulos abiertos se disipan, luego del transcurso de una decena de millones de años. Sin embargo, los cúmulos que se forman con una densidad de estrellas mayor, pueden mantenerse juntos por periodos más largos. Messier 67 es un ejemplo de tales cúmulos longevos y uno de los cúmulos más antiguos y mejor estudiados, cercanos a la Tierra.

[4] Las estimaciones de masa de planetas observados usando el método de velocidad radial son estimaciones de valor mínimo: si la órbita del planeta es altamente inclinada podría tener una masa mayor y crear los mismos efectos observados.

[5] Los gemelos solares, análogos solares y estrellas de tipo solar, son categorías de estrellas, clasificadas de acuerdo a su similitud con nuestro propio Sol. Los gemelos solares presentan un parecido mayor, ya que poseen masas, temperaturas y abundancias químicas muy similares al Sol. Los gemelos solares son muy escasos, pero las otras categorías de estrellas, donde la similitud es menos precisa, resultan mucho más corrientes.

[6] Esta tasa de detección de 3 planetas en una muestra de 88 estrellas en Messier 67, es cercana a la frecuencia promedio de planetas alrededor de estrellas que no pertenecen a cúmulos.

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Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).

ALMA detecta supernova que actúa como fábrica de polvo cósmico

Imagen compuesta de la Supernova 1987A. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Angelich. Visible light image: the NASA/ESA Hubble Space Telescope. X-Ray image: The NASA Chandra X-Ray Observatory

Nuevas e impactantes observaciones realizadas con el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) captan, por primera vez, los restos de una supernova reciente en presencia de grandes cantidades de polvo cósmico formado hace poco tiempo atrás. Si una cantidad suficiente de este polvo lograra realizar la peligrosa transición hacia el espacio interestelar, podría explicar cómo muchas galaxias adquirieron su aspecto oscuro y polvoriento.

Las galaxias pueden contener enormes cantidades de polvo [1] y se cree que las supernovas son una de sus principales fuentes de producción, especialmente en el Universo primitivo. Pero la evidencia directa que demuestra la verdadera capacidad que tienen las supernovas de generar polvo ha sido muy escasa hasta el momento, y no da respuesta a los grandes volúmenes de polvo detectados en galaxias jóvenes y distantes. Sin embargo, observaciones realizadas con ALMA están cambiando este escenario.

“Hemos encontrado una masa de polvo de enormes proporciones concentrada en la parte central del material eyectado de una supernova relativamente joven y cercana”, dijo Remy Indebetouw, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO) y de la Universidad de Virginia, ambos localizados en Charlottesville, Estados Unidos. “Esta es la primera vez que realmente hemos logrado obtener imágenes del lugar en donde se formó el polvo, lo que es de gran importancia para comprender la evolución de las galaxias”.

Un equipo internacional de astrónomos usó ALMA para observar los brillantes remanentes de la Supernova 1987A [2], ubicada en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana que orbita la Vía Láctea a unos 160.000 años luz de la Tierra. La SN 1987A es la explosión más cercana alguna vez captada desde la observada por Johannes Kepler dentro de la Vía Láctea en 1604.

Los astrónomos predijeron que a medida que el gas se enfriara luego de la explosión, se formarían grandes cantidades de polvo una vez que los átomos de oxígeno, carbono y silicio se combinaran en las frías regiones centrales del remanente. No obstante, las primeras observaciones de la SN 1987A  con telescopios infrarrojos,  realizadas durante los primeros 500 días posteriores a la explosión, sólo detectaron una pequeña cantidad de polvo caliente.

Con la resolución y sensibilidad sin precedentes de ALMA, el equipo de investigación fue capaz de fotografiar el polvo frío, el que se encuentra en mayores proporciones y brilla intensamente en luz milimétrica y submilimétrica. Los astrónomos estiman que el remanente ahora contiene alrededor del 25 por ciento de la masa del Sol en polvo recién formado. Además, descubrieron que se habían generado importantes cantidades de monóxido de carbono y monóxido de silicio.

“La SN 1987A es un lugar especial, ya que no se ha mezclado con su entorno, es por esto que lo que observamos allí se generó allí”, comenta Indebetouw. “Los nuevos resultados producidos por ALMA, los primeros de su clase, revelan un bloque  conformado por el remanente de la supernova colmado de material que simplemente no existía hace unas décadas”.

Sin embargo, las supernovas no solo pueden crear sino también destruir las partículas de polvo.

Cuando la onda expansiva de la explosión inicial se propagó hacia el espacio, produjo anillos brillantes de material, como se pudo apreciar en observaciones anteriores realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ ESA. Después de colisionar con esta capa de gas, expulsada por la estrella progenitora, una gigante roja, al acercarse al final de su vida, una parte de esta poderosa explosión cambió de dirección, devolviéndose hacia el centro del remanente. “En algún momento, esta onda de choque que viene de regreso colisionará con estos abultados cúmulos de polvo recién formado”, indica Indebetouw. “Es probable que en ese punto alguna fracción del polvo sea desintegrado. Es difícil predecir exactamente cuánto, tal vez sólo un poco, posiblemente la mitad o dos tercios”. Si una buena parte subsiste y logra alcanzar el espacio interestelar, podría explicar la abundante cantidad de polvo que los astrónomos detectan en el Universo primitivo.

“Las primeras galaxias contienen enormes cantidades de polvo y este  posee un rol fundamental en la evolución de las mismas”,  dijo Mikako Matsuura de la Escuela Universitaria de Londres, Reino Unido. “Hoy sabemos que el polvo se puede generar de varias maneras, pero en los inicios del Universo la mayor parte debe haber provenido de las supernovas. Por fin tenemos una evidencia clara que avala esa teoría”.

Notas

[1] El polvo cósmico está compuesto por partículas de silicato y grafito — minerales muy abundantes también en la Tierra. El hollín producido por una vela es muy similar al polvo cósmico de grafito, aunque el tamaño de las partículas en el hollín supera en diez veces, o incluso más, las dimensiones de las partículas cósmicas de grafito de tamaño regular.

[2] La luz de esta supernova llegó a la Tierra en el año 1987, como lo indica su nombre.

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Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).

ALMA sondea los misterios de los chorros procedentes de agujeros negros gigantes

Composición de la galaxia NGC 1433 con imágenes de ALMA y Hubble. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/F. Combes

Dos equipos internacionales de astrónomos han utilizado las capacidades de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudiar en detalle los chorros que emiten los enormes agujeros negros del centro de las galaxias y observar cómo afectan a su entorno. Han logrado, por un lado, la mejor imagen obtenida hasta el momento del gas molecular que rodea a un agujero negro cercano y poco activo y, por otro, han captado un inesperado destello de la base de un potente chorro cercano a un agujero negro distante.

En el centro de casi todas las galaxias del universo hay agujeros negros supermasivos — con masas de más miles de millones de veces la masa del Sol —, incluso en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. En un pasado remoto, estos extraños objetos eran muy activos, engullendo enormes cantidades de material de sus alrededores, resplandeciendo con un brillo cegador y eyectando diminutas fracciones de esa materia a través de chorros extremadamente potentes. En el universo actual, la mayor parte de los agujeros negros supermasivos son mucho menos activos que en su juventud, pero la interacción entre los chorros y su entorno aún sigue moldeando a las galaxias.

Dos nuevos estudios publicados hoy en la revista Astronomy & Astrophysics, han utilizado ALMA para sondear los chorros de los agujeros negros a escalas muy diferentes: un agujero negro cercano y relativamente tranquilo en la galaxia NGC 1433 y un objeto muy distante y activo llamado PKS 1830-211.

“ALMA ha revelado la existencia de una sorprendente estructura espiral en el gas molecular cercano al centro de NGC 1433,” afirma Françoise Combes (Observatorio de París, Francia), autora principal del primer artículo. “Esto explica cómo fluye el material hacia el interior para alimentar al agujero negro. Con estas nuevas y precisas observaciones de ALMA hemos descubierto un chorro de material que fluye fuera del agujero negro, extendiéndose solo unos 150 años luz. Es el chorro molecular de este tipo más pequeño observado hasta ahora en una galaxia externa”.

El descubrimiento de este chorro, que está siendo arrastrado junto con el chorro desde el agujero negro central, muestra cómo este tipo de chorros pueden frenar la formación estelar y regular el crecimiento de los bulbos centrales de las galaxias [1].

En PKS 1830-211, Ivan Martí-Vidal (Universidad Chalmers de Tecnología, Observatorio Espacial de Onsala, Onsala, Suecia) y su equipo también han observado y agujero negro supermasivo con un chorro, pero este es mucho más brillante y activo y se encuentra en el Universo temprano [2]. Esto resulta inusual ya que su brillante luz, en su camino hacia la Tierra, topa con una galaxia masiva, dividiéndose en dos imágenes debido a la lente gravitatoria [3].

De vez en cuando, de repente los agujeros negros supermasivos engullen una gran cantidad de masa [4], lo que aumenta la potencia de los chorros y provoca que la radiación aumente a las energías más altas. Ahora, ALMA ha captado, por casualidad, uno de estos eventos en PKS 1830-211.

“Observar con ALMA  este caso de “indigestión” de un agujero negro ha sido totalmente casual. Estábamos observando PKS 1830-211 con otros fines y entonces detectamos sutiles cambios de color e intensidad en las lentes gravitatorias. Tras estudiar con detalle este comportamiento inesperado llegamos a la conclusión de que estábamos observando, por un golpe de suerte, en el momento adecuado, justo cuando nueva materia fresca entraba en la base del chorro del agujero negro”, afirma Sebastien Muller, uno de los coautores del segundo artículo.

El equipo también quiso saber si este violento evento fue captado por otros telescopios y se sorprendieron al detectar una clara señal en rayos gamma gracias a las observaciones de  monitorización del satélite Fermi-LAT. El proceso que causó el aumento de radiación en longitudes de onda largas, captadas por ALMA, fue también el responsable del gran aumento de brillo en el chorro, alcanzando las energías más altas que pueden obtenerse en el Universo [5].

“Es la primera vez que se establece una conexión tan evidente entre los rayos gamma y las ondas de radio submilimétricas partiendo de la observación del chorro de un agujero negro”, añade Sebastien Muller.

Las dos nuevas observaciones son solo el inicio de las investigaciones de ALMA en torno a los trabajos relacionados con los chorros de agujeros negros supermasivos, tanto cercanos como distantes. El equipo de Combes ya está estudiando otras galaxias activas cercanas con ALMA, y se espera que el singular objeto PKS 1830-211 sea el centro de muchas otras investigaciones futuras con ALMA y otros telescopios.

“Aún queda mucho por conocer acerca de cómo los agujeros negros pueden crear esos enormes y energéticos chorros de materia y radiación”, concluye Ivan Martí-Vidal. “Pero los nuevos resultados, obtenidos incluso antes de que se completara la construcción de ALMA, muestran que es una potente herramienta, única para sondear estos chorros — ¡y los descubrimientos no han hecho más que empezar!”.

Notas

[1] Este procesos, denominado retroalimentación (feedback en inglés), puede explicar la misteriosa relación entre la masa de un agujero negro en el centro de una galaxia y la masa del bulbo que lo rodea. El agujero negro acreta gas y crece de forma más activa, pero entonces produce chorros que limpian de gas las regiones circundantes y frenan la formación estelar, parándola.

[2] PKS 1830-211 tiene un desplazamiento al rojo de 2.5, lo cual significa que su luz ha tenido que viajar unos 11 billones de años antes de llegar hasta nosotros. La luz que vemos fue emitida cuando el Universo tenía tan solo un 20% de su edad actual. Haciendo una comparación, la luz de NGC 1433 solo tarda unos 30 millones de años en alcanzar la Tierra, un tiempo muy corto en términos galácticos.

[3] La teoría de la Relatividad General de Einstein predice que los rayos de luz se desviarán al pasar cerca de un objeto masivo como una galaxia. Este efecto se denomina lente gravitatoria y, desde su primera confirmación en 1979, se han descubierto numerosos efectos de lente gravitatoria. La lente puede crear múltiples imágenes además de distorsionar y aumentar las fuentes de luz del fondo.

[4] El material que cae podría ser una estrella o una nube molecular. Este tipo de evento, con una nube cayendo, ya ha sido observado en el centro de la Vía Láctea (eso1151, eso1332).

[5] Esta energía se emite como rayos gamma, la longitud de onda más corta y la energía más potente en forma de radiación electromagnética.

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Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).

Cocinando estrellas jóvenes en la Nebulosa de la Gamba

Imagen detallada de la Nebulosa de la Gamba obtenida por el telescopio VST de ESO. Crédito: ESO. Acknowledgement: Martin Pugh

El brillante revoltijo de nubes de gas que podemos ver en esta nueva imagen forma una enorme guardería estelar apodada la Nebulosa de la Gamba. Esta imagen, obtenida con el Telescopio de Sondeo VLT, en el Observatorio Paranal de ESO (Chile) puede ser la más precisa jamás obtenida de este objeto. Muestra grupos de estrellas calientes recién nacidas acurrucadas entre las nubes que componen la nebulosa.

Situada a unos 6.000 años luz de la Tierra, en la constelación de Scorpius (El escorpión), la nebulosa oficialmente conocida como IC 4628 es una enorme región llena de gas y de burbujas de gas oscuro. Esas nubes de gas son regiones de formación estelar que generan brillantes estrellas jóvenes calientes. En luz visible, vemos estas estrellas en colores blancoazulados, pero también emiten una intensa radiación en otras partes del espectro — la mayor parte en el ultravioleta [1].

Es esa luz ultravioleta de las estrellas la que hace que las nubes de gas brillen. Esta  radiación arranca los electrones de los átomos de hidrógeno, que más tarde se recombinarán y desprenderán energía en forma de luz. Durante este proceso, cada elemento químico emite luz en colores determinados, y para el hidrógeno el color predominante es el rojo. IC 4628 es un ejemplo de región HII [2].

La Nebulosa de la Gamba tiene una extensión de unos 250 años luz, cubriendo un área del cielo equivalente a cuatro veces la de la Luna llena. Pese a su gran tamaño, a menudo ha sido ignorada por los observadores por su debilidad y debido a que la mayor parte de su luz se emite en longitudes de onda que el ojo humano no puede percibir. La nebulosa también es conocida como Gum 56, por el astrónomo australiano Colin Gum, quien publicó un catálogo de regiones HII en 1955.

A lo largo de los últimos millones de años esta región del cielo ha formado numerosas estrellas, tanto individuales como en cúmulos. Hay un gran cúmulo de estrellas disperso, llamado Collinder 316, que se extiende a lo largo de casi toda esta imagen. Este cúmulo forma parte de un conjunto mayor de estrellas luminosas muy calientes. También pueden verse muchas estructuras o cavidades más oscuras, en las que la materia interestelar ha sido expulsada por los potentes vientos, generados por las estrellas calientes cercanas.

Esta imagen se obtuvo con el Telescopio de Sondeo VLT (VST) en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile. El VST es el telescopio más grande del mundo diseñado para sondeos del cielo en luz visible. Es un telescopio de última tecnología de 2,6 metros construido en torno a la cámara OmegaCAM, que contiene 32 detectores CCD que, juntos, crean imágenes de 268 megapíxeles. Esta nueva imagen de 24.000 píxeles de ancho es un mosaico de dos de estas imágenes y es una de las imágenes individuales más grandes proporcionadas por ESO hasta el momento.

La imagen forma parte de un detallado sondeo público de una gran parte de la Vía Láctea llamado VPHAS+, que utiliza el poder de VST para buscar nuevos objetos como estrellas jóvenes y nebulosas planetarias. El sondeo también proporcionará mejores imágenes de muchas inmensas y brillantes regiones de formación estelar, como la que protagoniza esta noticia.

Las detalladas imágenes de VST fueron mejoradas, realzando los colores al incluir imágenes adicionales de alta calidad obtenidas con otros filtros. Estas imágenes son obra de Martin Pugh, un hábil astrónomo aficionado que obtuvo sus imágenes desde Australia utilizando telescopios de 32 y 13 centímetros [3].

Notas

[1] Este es el mismo tipo de radiación que causa quemaduras en la piel humana cuando esta no está protegida y se expone demasiado a la luz directa del Sol. Pero la atmósfera de la Tierra protege la vida de la superficie del planeta de la mayor parte de la radiación ultravioleta y solo las ondas más largas (de entre unos 300 y 400 nanometros) alcanzan la tierra, causando que la piel humana se broncee o se queme. Parte de la radiación ultravioleta emitida por estrellas muy calientes en regiones HII está en longitudes de onda mucho más cortas (menos de 91,2 nanometros) y puede ionizar el hidrógeno.

[2] Los astrónomos utilizan el término “HII” (pronunciado “hache dos”) para referirse al hidrógeno ionizado, y “HI” (“hache uno”) cuando hablan de hidrógeno atómico. Un átomo de hidrógeno está formado por un electrón unido a un protón; en el gas ionizado, los átomos se rompen y se dividen entre electrones libres e iones positivos — en este caso los iones positivos son protones individuales.

[3] Pueden encontrar más detalles de las observaciones de este objeto llevadas a cabo por Martin Pugh’s en su página web de información.

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Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).

Un cacahuete en el centro de nuestra galaxia

Impresión artística del bulbo central de la Vía Láctea. Crédito: ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Hurt

Dos equipos de astrónomos han utilizado datos obtenidos con telescopios de ESO para crear el mejor mapa tridimensional hecho hasta el momento de las zonas centrales de la Vía Láctea. Han descubierto que, desde algunos ángulos, las regiones interiores parecen tener forma de cacahuete o de X. Esta extraña forma se mapeó utilizando datos públicos del telescopio de sondeo VISTA de ESO, junto con medidas del movimiento de cientos de estrellas muy débiles pertenecientes al bulbo central.

Una de las zonas más importantes y más masiva de la galaxia  — que se extiende a lo largo de miles de años luz — es el bulbo galáctico. Esta enorme nube central de unos 10.000 millones de estrellas se extiende miles de años luz, pero aún no se comprenden muy bien ni su estructura ni su origen.

Lamentablemente, desde nuestra situación dentro del disco galáctico, la visión de esa región central — que se encuentra a unos 27.000 años luz de distancia — se oscurece  mucho debido a las densas nubes de gas y polvo. Los astrónomos solo pueden obtener una visión útil del bulbo observando en longitudes de onda mayores, como la radiación infrarroja, que puede penetrar en las nubes de polvo.

Observaciones anteriores llevadas a cabo por el sondeo infrarrojo 2MASS ya habían ofrecido pistas sobre el hecho de que el bulbo tenía una misteriosa estructura en forma de X. Ahora, dos equipos de científicos han utilizado nuevas observaciones de varios telescopios de ESO para obtener una visión mucho más clara de la estructura del bulbo central.

El primer equipo, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Garching (Alemania), utilizó el sondeo en el infrarrojo cercano VVV [1] del Telescopio VISTA, en el Observatorio Paranal de ESO en Chile (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309). Este nuevo sondeo público puede captar estrellas treinta veces más débiles que las captadas por sondeos anteriores del bulbo. El equipo identificó un total de 22 millones de estrellas pertenecientes a un tipo de estrellas rojas gigantes cuyas propiedades, bien conocidas, nos permiten calcular sus distancias con mucha precisión [2].

La profundidad del catálogo de estrellas de VISTA supera con creces los trabajos anteriores y ahora podemos detectar toda la población de este tipo de estrellas en todas las zonas del bulbo, salvo en las más oscurecidas”, explica Christopher Wegg (MPE), autor principal del primer estudio. “A partir de esta distribución estelar podemos hacer un mapa tridimensional del bulbo galáctico. Es la primera vez que se ha llevado a cabo un mapa de este tipo sin asumir un modelo para la forma del bulbo”.

“Descubrimos que la zona interior de nuestra galaxia tiene forma de cáscara de cacahuete si la miramos desde un lado, y si la mirásemos desde arriba tendría una forma de barra muy alargada“, añade Ortwin Gerhard, coautor del primer artículo y jefe del Grupo de Dinámicas en el MPE [3]. “Es la primera vez que vemos esto con tanta claridad en nuestra propia Vía Láctea, y tanto las simulaciones de nuestro grupo como las de otros equipos de investigación muestran que esta forma es característica de una galaxia barrada que comenzó siendo tan solo un disco de estrellas”.

El segundo equipo internacional, encabezado por el estudiante de doctorado chileno Sergio Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; y ESO, Santiago, Chile) adoptó un enfoque diferente a la hora de definir la estructura del bulbo. Comparando imágenes obtenidas con once años de diferencia por el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros pudieron medir los pequeños desplazamientos provocados por el movimiento de las estrellas del bulbo en el cielo. Esta información se combinó con las medidas del movimiento de las mismas estrellas acercándose o alejándose de la Tierra con el fin de calcular los movimientos de más de 400 estrellas en tres dimensiones [4].

“Es la primera vez que se obtiene un número tan grande de velocidades en tres dimensiones para estrellas individuales de ambos lados del bulbo”, concluye Vásquez. “Las estrellas que hemos observado parecen estar moviéndose a lo largo de los brazos del bulbo en forma de X, ya que sus órbitas van de arriba a abajo y fuera del plano de la Vía Láctea. ¡Todo encaja perfectamente con las predicciones de los últimos modelos!”.

Los astrónomos creen que, originalmente, hace miles de millones de años, la Vía Láctea era tan solo un disco de estrellas que formó una barra plana [5]. Entonces, la parte interior colapsó, generando esa forma tridimensional en forma de cacahuete que hoy vemos en las nuevas observaciones.

Notas

[1] Las siglas VVV corresponden a “VISTA Variables in the Via Lactea Survey”. Este es uno de los seis grandes sondeos llevados a cabo por el telescopio VISTA. Los datos del sondeo VVV se ponen a disposición de la comunidad científica internacional de forma periódica a través del archivo científico de ESO (ESO Science Archive Facility), lo que facilitó esta investigación en el MPE.

[2] En este estudio se eligieron grupos de estrellas gigantes rojas porque pueden utilizarse como candelas tipo, es decir, como modelos: en ese estadio de la vida de una estrella gigante su luminosidad es más o menos independiente de su edad o composición. La cantidad de gas y polvo que oscurece las estrellas se calcula directamente de los colores observados en el grupo de estrellas rojas, de manera que puede medirse su distribución de brillo sin ese oscurecimiento. Por tanto, dado que las estrellas rojas del grupo tienen aproximadamente el mismo brillo intrínseco, esto nos dará distancias aproximadas a cada estrella. La buena cobertura espacial del sondeo VVV permitió hacer medidas a lo largo de toda la región interior de la Vía Láctea, y a partir de estas medidas se construyó la medida tridimensional de la estructura del bulbo.

[3] Se han observado estructuras de cacahuete similares en los bulbos de otras galaxias y  simulaciones hechas con modelos informáticos han predicho su formación. Estos modelos muestran que la forma de cacahuete se origina por las estrellas cuyas órbitas forman una estructura en forma de X.

[4] Las observaciones de estas velocidades radiales se llevaron a cabo utilizando el espectrógrafo FLAMES-GIRAFFE, instalado en el Very Large Telescope de ESO, y el espectrógrafo IMACS, en el Observatorio Las Campanas.

[5] Muchas galaxias, incluyendo la Vía Láctea, tienen largas y estrechas estructuras que atraviesan sus regiones centrales, y son conocidas como barras.

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Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).

La extraña forma de alinearse de unas nebulosas planetarias

Bipolar planetary nebula NGC 6537
Nebulosa planetaria bipolar NGC 6537. Crédito: ESO

Los astrónomos han utilizado el telescopio NTT (New Technology Telescope) de ESO y el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA para estudiar más de 100 nebulosas planetarias que se encuentran en la protuberancia central de nuestra galaxia. Han descubierto que, misteriosamente, los miembros de esta familia cósmica que tienen forma de mariposa están alineados de una forma extraña — un resultado sorprendente si tenemos en cuenta sus diferentes historias y sus variadas propiedades.

Las etapas finales de la vida de una estrella como nuestro Sol acaban con la expulsión  de sus capas exteriores hacia el medio que las rodea, formando objetos de sorprendentes y hermosas formas conocidos como nebulosas planetarias. Uno de estos tipos de nebulosa, conocido como nebulosa planetaria bipolar, crea fantasmagóricas formas en torno a sus estrellas que recuerdan a mariposas o a relojes de arena.

Todas esas nebulosas se formaron en lugares diferentes y tienen distintas características. Y ni la nebulosa individual ni las estrellas que las formaron han tenido ningún tipo de interacción con otras nebulosas planetarias. Sin embargo, un nuevo estudio llevado  a cabo por astrónomos de la Universidad de Manchester (Reino Unido) ha mostrado sorprendentes similitudes entre algunas de las nebulosas: muchas de ellas se alinean en el cielo de la misma manera [1].

“Este descubrimiento es realmente sorprendente y, si se acaba confirmando, puede ser muy importante” explica Bryan Rees, de la Universidad de Manchester, uno de los dos autores del artículo. “Muchas de estas fantasmagóricas mariposas parecen tener sus largos ejes alineados a lo largo del plano de nuestra galaxia. Utilizando imágenes tanto del Hubble como del NTT obtuvimos una visión muy buena de estos objetos, por lo que pudimos estudiarlos en detalle”.

Los astrónomos estudiaron 130 nebulosas planetarias en la protuberancia central de la Vía Láctea. Identificaron tres tipos diferentes [2], y observaron de cerca sus características y su apariencia.

“Mientras que, tal y como era de esperar, dos de esas poblaciones se alineaban de forma totalmente aleatoria en el cielo, descubrimos que el tercer tipo — las nebulosas bipolares — mostraban una sorprendente preferencia por una alineación particular”, afirma el segundo autor del artículo Albert Zijlstra, también de la Universidad de Manchester. “Si ya era sorprendente que hubiese cualquier tipo de alineamiento, encontrarlo en la abarrotada región central de la galaxia es aún más inesperado”.

Se cree que las nebulosas planetarias se esculpen por la rotación del sistema estelar del cual se forman. Esto dependerá de las propiedades del sistema — por ejemplo, si es una binaria [3], o tiene cierto número de planetas orbitando a su alrededor, características que influirán notablemente en la forma que adquiere la burbuja de material expulsado. Las formas de las nebulosas bipolares son de las más extremas, y probablemente se producen por chorros que eyectan masa procedente del sistema binario perpendicular a la órbita.

“El alineamiento que vemos en estas nebulosas bipolares indica algo extraño sobre los sistemas estelares del interior del centro de la galaxia”, explica Rees. “Para que se hayan alineado de la forma en que lo han hecho, el sistema estelar que formó estas nebulosas debería haber estado rotando en perpendicular a las nubes interestelares que a su vez las formaron, lo cual es muy extraño”.

Mientras que las propiedades de sus estrellas progenitoras dan forma a estas nebulosas, este nuevo descubrimiento da pistas sobre otro aspecto aún más misterioso. Junto con estas complejas características estelares encontramos las de la propia Vía Láctea; toda la protuberancia central rota alrededor del centro galáctico. Esta protuberancia puede tener más influencia de la que se creía hasta el momento en toda la galaxia — a través de sus campos magnéticos. Los astrónomos sugieren que el ordenado comportamiento de las nebulosas planetarias podría estar originado por la presencia de fuertes campos magnéticos generados durante la formación de la protuberancia central.

Dado que estas nebulosas más cercanas al hogar no se alinean del mismo modo ordenado, estos campos podrían haber sido mucho más fuertes de lo que son en nuestra vecindad actual [4].

“Podemos aprender mucho estudiando estos objetos”, concluye Zijlstra. “Si realmente se comportan de este modo inesperado, esto tiene consecuencias no solo para el pasado de las estrellas de forma individual, sino para el pasado de toda la galaxia”.

Notas

[1] El “eje largo” de una nebulosa planetaria bipolar pasa por las alas de la mariposa, mientras que el “eje corto” pasa por el del cuerpo.

[2] Siguiendo la clasificación tradicional, las imágenes de las nebulosas planetarias se clasificaron en tres tipos según su forma: elípticas con estructura central alineada, elípticas sin estructura central alineada y bipolares.

[3] Un sistema binario está compuesto por dos estrellas que rotan una alrededor de la otra en torno a un centro común de gravedad.

[4] Se sabe muy poco sobre el origen y las características de los campos magnéticos existentes durante la época joven de nuestra galaxia, por lo que no está claro si aumentaron con el paso del tiempo o, por el contrario, disminuyeron.

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Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).

Detectan el gemelo solar más antiguo

El ciclo vital de una estrella similar al Sol (con anotaciones). Crédito: ESO/M. Kornmesser

Un equipo internacional liderado por astrónomos brasileños ha utilizado el Very Large Telescope de ESO para identificar y estudiar el gemelo solar más antiguo conocido hasta ahora. Situado a 250 años luz de la Tierra, la estrella HIP 102152 se parece más al Sol que cualquier otro gemelo solar, con la excepción de tener casi cuatro mil millones de años más. Este primitivo pero prácticamente idéntico gemelo nos entrega una oportunidad sin precedentes para apreciar la forma en que el Sol se verá cuando envejezca. Asimismo, las nuevas observaciones proporcionan, por primera vez, un importante y claro nexo entre la edad de una estrella y su contenido de litio, y además sugieren que HIP 102152 podría albergar a planetas terrestres rocosos.

Los astrónomos han observado el Sol a través de telescopios por tan solo 400 años (una pequeña fracción de la edad del Sol, que tiene más de cuatro mil millones de años).  Resulta extremadamente difícil estudiar la historia y futura evolución de nuestro astro, pero es posible si buscamos inusuales estrellas con las mismas características, pero en diferentes etapas de sus vidas. Un grupo de astrónomos acaba de detectar una estrella que, en esencia, es un gemelo idéntico de nuestro Sol, pero 4 mil millones de años mayor (como una versión real de ‘la paradoja de los gemelos’) [1].

Jorge Meléndez (Universidad de São Paulo, Brasil), líder del equipo y coautor del nuevo trabajo, explica: “Durante décadas, los astrónomos han intentado buscar gemelos solares con el fin de conocer mejor nuestro Sol, el que es capaz de dar vida. Pero muy pocos han sido encontrados desde que se descubrió el primero en 1997. Ahora hemos obtenido, a través del VLT, espectros de calidad excepcional, los que nos permiten analizar a los gemelos solares con extrema precisión, para intentar responder a la pregunta sobre qué tan especial es nuestro Sol”.

El equipo estudió dos gemelos solares [2], uno que, según se creía, era más joven que el Sol (18 Scorpii) y otro que se esperaba fuese mayor (HIP 102152). El espectrógrafo UVES, instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO en el Observatorio Paranal, se utilizó para descomponer la luz proveniente de estas estrellas y poder así estudiar en gran detalle su composición química y otras propiedades.

Así descubrieron que HIP 102152, en la constelación de Capricornio (la Cabra Marina), es el gemelo solar más antiguo conocido hasta el momento. Se estima que posee unos 8.200 millones de años, en comparación con los 4.600 millones de años de nuestro propio Sol. Por otro lado, se confirmó que la estrella 18 Scorpii efectivamente era más joven que nuestro astro (con unos 2.900 millones de años de edad).

El estudio del antiguo gemelo solar HIP 102152 permitirá a los científicos predecir lo que podría ocurrir con nuestro Sol cuando alcance esa edad, de hecho ya se logró un importante descubrimiento.  “Una de las interrogantes que queríamos abordar guarda relación con la composición del Sol”, dice Meléndez. “Principalmente, ¿por qué su contenido de litio es tan sorprendetemente bajo?”.

El litio, tercer elemento de la tabla periódica, se creó en el Big Bang junto con el hidrógeno y el helio. Durante años, los astrónomos se han preguntado por qué algunas estrellas parecen tener menos litio que otras. Con las nuevas observaciones de HIP 102152, han dado un gran paso hacia la solución de este misterio, al determinar una fuerte correlación entre la edad de una estrella como el Sol y su contenido de este elemento.

Actualmente nuestro Sol contiene sólo el 1% del litio original que poseía el material a partir del cual se formó. Estudios de gemelos solares más jóvenes han mostrado que estos hermanos menores contienen cantidades muy superiores del elemento, pero hasta ahora los científicos no habían podido demostrar una clara correlación entre la edad y el contenido de litio presente en una estrella [3].

TalaWanda Monroe (Universidad de São Paulo), autora principal del nuevo estudio, concluye:  “Hemos descubierto que HIP 102152 posee muy bajos niveles de litio. Esto demuestra claramente, por primera vez, que los gemelos solares más antiguos efectivamente tienen menos litio que nuestro propio Sol o gemelos solares más jóvenes. Ahora podemos estar seguros de que las estrellas destruyen de alguna forma el litio que las compone a medida que envejecen”. [4]

Un giro final en la historia revela que HIP 102152 posee una composición química inusual, sutilmente diferente a la que posee la mayoría de los gemelos solares, pero similar a la del Sol. Ambos muestran una baja presencia de aquellos elementos que son abundantes en los meteoritos y en la Tierra. Este es un fuerte indicio de que HIP 102152 podría albergar planetas rocosos terrestres [5].

Notas

[1] La mayoría de las personas han oído hablar de la paradoja de los gemelos: un gemelo idéntico hace un viaje espacial y regresa a la Tierra más joven que su hermano. Si bien en este caso no existe un viaje en el tiempo, sí estamos en presencia de dos edades muy distintas para estas dos estrellas muy similares (como fotografías tomadas en dos momentos de la vida de nuestro Sol).

[2] Gemelos solares, análogos solares y estrellas de tipo solar son categorías de estrellas clasificadas según su similitud con nuestro propio Sol. Los gemelos solares presentan un parecido mayor, ya que poseen masas, temperaturas y abundancias químicas muy similares.  Estos son bastante raros, sin embargo, las otras clases, en donde las semejanzas son menos precisas, resultan ser mucho más comunes.

[3] Estudios anteriores han indicado que el contenido de litio de una estrella también podría verse afectado si esta alberga a planetas gigantes (eso0942, eso0118, Nature paper), aunque estos resultados han sido objeto de gran discusión (ann1046).

[4] Aún no está claro exactamente cómo se destruye el litio en las estrellas.

[5] Si una estrella contiene una menor cantidad de los elementos que comúnmente encontramos en cuerpos rocosos, es porque probablemente albergue planetas terrestres.  Esto se debe a que los planetas rocosos de este tipo suelen acaparar estos elementos a lo largo de su proceso de formación, el que se inicia a partir de un gran disco que rodea la estrella. La idea de que HIP 102152 pueda albergar tales planetas se ve reforzada por el monitoreo de la velocidad radial de la estrella realizado con el espectrógrafo HARPS de ESO, que indica que dentro de su zona habitable no existen planetas gigantes.  Esto permitiría la existencia de posibles planetas similares a la Tierra alrededor de HIP 102152: en sistemas con planetas gigantes cercanos a su estrella, las posibilidades de encontrar planetas terrestres son mucho menores, debido a que estos pequeños cuerpos rocosos sufren perturbaciones y variaciones.

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ALMA capta en detalle el dramático nacimiento de una estrella

Stunning ALMA and NTT image of Newborn Star
Impactante imagen de una estrella recién nacida tomada por ALMA y NTT. Crédito: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/H. Arce. Acknowledgements: Bo Reipurth

Usando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astrónomos han logrado obtener un nítido primer plano de grandes emanaciones de material provenientes de una estrella de recién formada. Al observar el brillo producido por las moléculas de monóxido de carbono presentes en el objeto, conocido como Herbig-Haro 46/47, descubrieron que sus chorros poseían mayores niveles de energía de lo que se pensaba. Las nuevas y detalladas imágenes también develaron un chorro previamente desconocido, con una dirección totalmente distinta a la del resto.

El líder del equipo y autor principal del nuevo estudio, Héctor Arce (Universidad de Yale, EE.UU.), explica que “la gran sensibilidad de ALMA permite detectar características nunca antes vistas en este objeto, como esta rápida emanación. También parece ser un clásico ejemplo de un modelo simple en donde el flujo molecular es generado por un viento de gran ángulo de apertura proveniente de la joven estrella”.

Las imágenes fueron captadas en tan sólo cinco horas dentro del tiempo de observación de ALMA (a pesar de que ALMA todavía estaba en construcción en aquel momento). Observaciones de calidad similar habrían tomado diez veces más con otros telescopios.

“El detalle logrado en las imágenes de Herbig Haro 46/47 es impresionante. Tal vez lo más impactante es que, en lo que respecta a este tipo de observaciones, todavía estamos en etapas iniciales. En el futuro, ALMA proporcionará imágenes de mejor calidad en una fracción del tiempo”, añade Stuartt Corder (Observatorio ALMA, Chile), coautor del nuevo trabajo.

Diego Mardones (Universidad de Chile), otro de los colaboradores de la investigación, hace énfasis en el hecho de que “este sistema es muy similar a la mayoría de las estrellas remotas de baja masa durante su periodo de formación y nacimiento. Sin embargo, es también bastante inusual debido a que el flujo expelido impacta a la nube de manera directa en uno de los lados de la joven estrella y sale fuera de la nube por el otro. Esto lo hace ideal para estudiar el impacto de los vientos estelares sobre la nube madre a partir de la cual se forma la nueva estrella”.

La nitidez y sensibilidad alcanzada por estas observaciones de ALMA también permitieron al equipo descubrir una inesperada emanación que al parecer proviene de un compañero de la incipiente estrella, el que posee una masa menor. Este flujo secundario se presenta en un ángulo prácticamente recto con respecto al objeto principal y parece cavar su propio agujero para salir de la nube que lo rodea.

Arce concluye que “ALMA ha permitido detectar características en el flujo de material observado con mucha más claridad que los estudios anteriores. Esto demuestra que sin duda habrá muchas sorpresas y fascinantes descubrimientos que presenciar con todo el conjunto de antenas. ¡ALMA efectivamente revolucionará el campo de la formación estelar!”.

Notas

[1] Los astrónomos George Herbig y Guillermo Haro no fueron los primeros en detectar los objetos que en la actualidad llevan sus nombres, pero fueron los primeros en estudiar en detalle los espectros de estos extraños sistemas. Se dieron cuenta de que no eran simples acumulaciones de gas y polvo que reflejaban la luz, o que brillaban bajo la influencia de la luz ultravioleta proveniente de estrellas jóvenes, sino que eran una nueva clase de objeto asociado a los estallidos generados por el material expulsado a grandes velocidades en las regiones de formación estelar.

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La extraña pareja – Dos nubes de gas muy diferentes en la galaxia de al lado

Dos brillantes nubes de gas muy diferentes en la Gran Nube de Magallanes. Crédito: ESO

El telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO ha obtenido imágenes de una fascinante región de formación de estrellas en la Gran Nube de Magallanes — una de las galaxias satélite de la Vía Láctea. Esta precisa imagen revela dos peculiares y brillantes nubes de gas: la rojiza NGC 2014 y su vecina azulada NGC 2020. Pese a que son muy diferentes, ambas fueron esculpidas por potentes vientos estelares procedentes de estrellas recién nacidas extremadamente calientes que también irradian el gas, provocando que brille de forma intensa.

Esta imagen fue tomada por el Very Large Telescope (VLT) de ESO, instalado en el  Observatorio Paranal, en Chile — el mejor lugar del hemisferio sur para la observación astronómica. Pero incluso sin la ayuda de los telescopios como el VLT, si echamos un vistazo hacia la constelación austral de Dorado (El Pez Espada o el Delfín [1]) en una noche limpia y oscura, podremos distinguir una mancha borrosa que, a primera vista, parece ser tan solo una nube de la  atmósfera de la Tierra.

Al menos esa debió ser la primera impresión del explorador Fernando de Magallanes durante su famoso viaje al hemisferio sur en 1519. Pese a que falleció en Filipinas antes de terminar su viaje, de regreso a Europa su tripulación dio a conocer la existencia de esa nube y de su hermana pequeña y, en su honor, las pequeñas galaxias fueron bautizadas más tarde con el nombre de Magallanes. Sin embargo, ya antes habían sido observadas tanto por exploradores como por observadores europeos en el hemisferio sur, pese a que nunca se informó de ello.

La Gran Nube de Magallanes (Large Magellanic Cloud, LMC) produce nuevas estrellas de manera activa. Algunas de sus regiones de formación estelar como, por ejemplo, la famosa Nebulosa de la Tarántula, pueden verse incluso a simple vista. Sin embargo, hay otras regiones más pequeñas — y no por ello menos interesantes — que los telescopios pueden mostrarnos con un alto nivel de detalle. Esta nueva imagen del VLT explora a una extraña pareja incompatible: NGC 2014 y NGC 2020.

La nube teñida de rosa de la derecha, NGC 2014, es una resplandeciente nube compuesta casi en su totalidad por hidrógeno. Contiene un cúmulo de estrella jóvenes calientes. La fuerte radiación que emana de esas nuevas estrellas arranca electrones de los átomos del gas del entorno, ionizándolo y produciendo un característico brillo rojo.

Además de esta fuerte radiación, las estrellas jóvenes masivas también producen potentes vientos estelares que al final hacen que el gas del entorno se disperse. A la izquierda del cúmulo principal hay una brillante estrella muy caliente [2] que parece haber comenzado este proceso, creando una cavidad que aparece rodeada por una estructura en forma de burbuja llamada NGC 2020. El distintivo color azulado de este objeto, bastante misterioso, tiene de nuevo su origen en la radiación emitida por la estrella caliente — esta vez por ionización del oxígeno en lugar de hidrógeno.

La impresionante diferencia de color entre NGC 2014 y NGC 2020 es el resultado tanto de la diferencia en la composición química del gas del entorno como de la temperatura de las estrellas que hacen que estas nubes brillen. También tienen su influencia las distancias entre las estrellas y las respectivas nubes de gas.

La Gran Nube de Magallanes se encuentra a tan solo unos 163.000 años luz de nuestra galaxia, la Vía Láctea, lo cual en escalas cósmicas significa que está muy cerca. Esta proximidad hace que sea un objetivo muy importante para los astrónomos, ya que nos permite estudiarla con mucho más detalle que otros sistemas más alejados. Fue una de las razones que impulse la fabricación de telescopios en el hemisferio sur, lo cual llevó a la creación de ESO hace cincuenta años. Pese a que a escala humana la Gran Nube de Magallanes sea inmensa, contiene menos de un décimo de la masa de la Vía Láctea y abarca tan solo unos 14.000 años luz — en comparación, la Vía Láctea alcanza unos 100.000 años luz. Los astrónomos la califican como una galaxia enana irregular; su irregularidad, combinada con su prominente barra central de estrellas, sugiere que su forma caótica puede haber sido originada por las interacciones con la Vía Láctea y otra galaxia cercana, la Pequeña Nube de Magallanes.

Esta imagen fue obtenida dentro del programa Joyas Cósmicas de ESO [3] utilizando el instrumento FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph), que trabaja en los rangos visible y ultravioleta cercano y está instalado en el telescopio VLT de ESO.

Notas

[1] Pese a que esta constelación se identifica comúnmente con la del pez espada, hay razones para creer que la menos conocida constelación del delfín puede encajar mejor. Aquí ofrecemos más detalles sobre este asunto.

[2] Este es un ejemplo de un extraño tipo de estrellas llamadas de Wolf-Rayet. Estos objetos de corta vida son muy calientes — sus superficies pueden estar más de diez veces tan calientes como la superficie del Sol — y muy brillantes, por lo que dominan las regiones que las rodean.

[3] Esta imagen procede del programa Joyas Cósmicas de ESO, una iniciativa de divulgación cuya intención es producir imágenes de objetos interesantes, llamativos o visualmente atractivos utilizando telescopios de ESO con finalidades educativas y divulgativas. El programa utiliza tiempo de observación que no puede usarse para observaciones científicas. Todos los datos obtenidos son puestos a disposición de los astrónomos a través del archivo científico de ESO.

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De estallido de formación estelar a fracaso estelar

Visión tridimensional del gas expulsado de NGC 253. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Erik Rosolowsky

Nuevas observaciones del telescopio ALMA en Chile han proporcionado a los astrónomos la mejor visión obtenida hasta el momento de cómo puede la fuerte formación estelar arrancar el gas de una galaxia y dejar a las futuras generaciones de estrellas sin el combustible necesario para formarse y crecer. Las impactantes imágenes muestran enormes chorros de gas molecular eyectados por las regiones de formación estelar en la cercana Galaxia del Escultor. Estos nuevos resultados ayudan a explicar la extraña escasez de galaxias muy masivas en el universo. El estudio se publica en la revista Nature el 25 de Julio de 2013.

Las galaxias — sistemas como nuestra Vía Láctea que contienen cientos de miles de millones de estrellas— son las piezas básicas del cosmos. Una de las metas más ambiciosas de la astronomía contemporánea es comprender la forma en la que las galaxias crecen y evolucionan, siendo la formación estelar una de las cuestiones clave: ¿qué determina el número de nuevas estrellas que se formarán en una galaxia?

La Galaxia del Escultor, también conocida como NGC 253, es una galaxia espiral situada en la constelación austral del Escultor (Sculptor). A una distancia de unos 11,5 millones de años luz de nuestro Sistema Solar es uno de nuestros vecinos intergalácticos más próximos, y la galaxia con estallido de formación estelar más cercana [1] visible desde el hemisferio sur. Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) los astrónomos han descubierto humeantes columnas  de gas denso y frío huyendo del centro del disco galáctico.

“Con la extraordinaria resolución y precisión de ALMA, podemos ver claramente, y por primera vez, concentraciones masivas de gas frío expulsadas por ondas expansivas de intensa presión creadas por las estrellas jóvenes” afirma Alberto Bolatto, de la Universidad de Maryland (EE.UU.), autor principal del artículo. “La cantidad de gas que medimos nos proporciona muestras evidentes de que algunas galaxias en crecimiento lanzan más gas del que absorben. Es posible que estemos viendo un ejemplo actual de algo muy común que ocurría en el universo temprano”.

Estos resultados pueden ayudar a explicar por qué los astrónomos han encontrado tan pocas galaxias altamente masivas en el cosmos. Los modelos por ordenador muestran que las galaxias más viejas y rojas deberían tener mucha más masa y más estrellas que lo que observamos actualmente. Al parecer los vientos galácticos o los escapes de gas son tan fuertes que privan a la galaxia del combustible necesario para la formación de la siguiente generación de estrellas [2].

“Estas características trazan un arco que se alinea casi perfectamente con los bordes de los escapes de gas caliente  ionizado observados anteriormente”, señala Fabian Walter, investigador en el Instituto de Astronomía Max Planck (Heidelberg, Alemania), y uno de los coautores del artículo. “Ahora podemos ver, paso a paso, la progresión de cómo el estallido pasa a convertirse en gas escapando”.

Los investigadores han determinado que enormes cantidades de gas molecular — cerca de diez veces la masa de nuestro Sol al año, o posiblemente mucho más — estaba siendo eyectado de la galaxia a velocidades de entre 150.000 y cerca de 1.000.000 de kilómetros por hora [3]. La cantidad total de gas eyectado  sumaría más gas que el que realmente se empleó en la formación de las estrellas de la galaxia en el mismo tiempo. A estos niveles, la galaxia podría quedarse sin gas en tan solo unos 60 millones de años.

“Para mí, este es un ejemplo excelente de cómo la nueva instrumentación da forma al futuro de la astronomía. Hemos estado estudiando la región de estallidos de formación estelar llamada NGC 253 y otras galaxias cercanas con estallidos de formación estelar durante casi diez años. Pero antes de ALMA, no había forma de ver este tipo de detalles” declara Walter. El estudio utiliza una configuración inical de ALMA con solo 16 antenas. “¡Es emocionante pensar qué podrá mostrarnos ALMA de este tipo de fenómenos con su conjunto completo de 66 antenas!”, añade Walter.

Más estudios con el conjunto completo de ALMA nos ayudarán a determinar el destino final del gas expulsado por el viento, lo cual nos revelará si los vientos provocados por los estallidos de formación estelar reciclan el material que forma a las estrellas o realmente se lo arrebatan al entorno.

Notas

[1] Las galaxias con estallidos de formación estelar (starburst galaxies en inglés) producen estrellas a un ritmo excepcionalmente alto. Dado que NGC 253 es uno de estos objetos extremos más cercano, es un objetivo ideal de estudio para conocer los efectos de este crecimiento frenético en la galaxia que lo alberga.

[2] Observaciones previas han mostrado gas más caliente, pero mucho menos denso,  escapando de la región de formación estelar NGC 253, pero esto, por sí solo, tendría muy poco impacto en el destino de la galaxia y en su capacidad para formar futuras generaciones de estrellas. Los nuevos datos de ALMA muestran el gas molecular, mucho más denso, recibiendo la “patada” inicial que lo alejará de la formación de nuevas estrellas y que lo empuja, barriéndolo junto con el escaso gas caliente, hacia el halo galáctico.

[3] Pese a que las velocidades son muy altas, no lo son lo suficiente como para eyectar el gas de la galaxia. Suele quedar atrapado en el halo galáctico durante muchos millones de años y, finalmente, podría volver a caer sobre el disco, generando nuevos episodios de formación estelar.

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