27 de febrero de 2008

Pequeñas estrellas ayudantes son necesarias para la formación de una estrella masiva

Imagen: Mark Krumholz/Princeton

Astrofísicos de las Universidades de California, en Berkeley, y de Princeton, ambas en Estados Unidos, están proponiendo una nueva teoría para la formación de estrellas masivas. De acuerdo a esta teoría, para desencadenar la formación de estrellas masivas se necesitarían pequeñas estrellas 'ayudantes' dentro de una nube de gas y polvo interestelar con un tamaño similar al del Sol.

Las estrellas masivas, entre 10 y 150 veces la masa del Sol, son pocas pero producen bastante cantidad de elementos pesados en una galaxia cuando ellas explotan en forma de supernovas. Su brillo extremo las hacen faros indicadores de formación estelar en galaxias distantes.

Los astrofísicos Christopher F. McKee, Profesor de Física y Astronomía de la Universidad de Berkeley y Mark R. Krumholz, un estudiante del postgrado Hubble en el Departamento de Ciencias Astrofísicas en Princenton, han modelado la formación de estas estrellas por cerca de 10 años. Recientemente, ellos observaron las condiciones dentro de las nubes frías de hidrógeno molecular en favor de la formación de estrellas masivas sobre estrellas de baja masa como el Sol. En un reporte esta semana en la revista Nature, Krumholz y McKee argumentan que la formación temprana de pocas estrellas de baja masa en la nube facilita el camino para la formación posterior de un hermano estelar mayor en lugar de la fragmentación de la nube en cientos de pequeñas nubes que producirían hermanos de baja masa.

"Es únicamente la formación de estas estrellas de baja masa la que produce el calentamiento de la nube y evita su fragmentación" señala Mckee. "Es como si el frío de la nube molecular inicie un proceso de formación de estrellas de baja masa, pero el calentamiento posterior, detiene la fragmentación y el resto del gas produce una estrella grande".

"Lo que se deduce es que si una nube es fría tiende a romperse en muchos pedazos pequeños que se convierten en estrellas de baja masa", agregó Krumholz, quien recientemente aceptó una posición docente en el Departamento de Astronomía en la Universidad de California, en Santa Cruz. "A medida que la nube se calienta, puede producir objetos cada vez más grandes". La temperatura de una nube de hidrógeno molecular típica ronda entre 10 y 20 grados Celsius por encima del cero absoluto (10 a 20 Kelvin), mientras que las estrellas de baja masa pueden calentar la nube al doble o al triple de esa temperatura. Para detener el colapso de toda la nube, la temperatura deberá incrementarse a muchos cientos de grados arriba del cero absoluto, dice Mckee.

De acuerdo a Krumholz, cada una de estas pequeñas estrellas dentro de la nube de hidrógeno tiene una zona de influencia donde calienta el gas y evita su colapso en pequeños fragmentos. En nubes de baja densidad, cada zona de influencia es pequeña y contiene poca masa y este efecto no es importante.

A medida que la densidad se incrementa, sin embargo, el gas y las pequeñas estrellas son confinados, muy cercanos entre sí. Eventualmente, señala Krumholz, las zonas de influencia de estas pocas estrellas de baja masa abarcan toda la nube, evitando que la nube se fragmente, forzándola a colapsar para hacer una estrella masiva.

McKee señala que este colapso ocurre dentro de una nube interestelar grande que puede contener más de un millón de veces la masa del Sol. Por lo tanto, como en la Nebulosa de Orión de nuestra galaxia, muchas estrellas masivas pueden formarse simultáneamente dentro de una nube molecular gigante.

La densidad a la cual se forman estas estrellas masivas es cercana a un millón de moléculas de hidrógeno por centímetro cúbico, lo cual representa un vacío extremo aquí en la Tierra, dice McKee. Sin embargo, es lo suficientemente densa para colapsar en una estrella masiva en un período de cientos de miles de años. La densidad de partículas en la atmósfera terrestre es 10 billones de veces mayor.

Según Mckee, una implicación de esta limitación de la densidad es que en los lugares más lejanos de las galaxias, donde la densidad no alcanza este umbral, en una región del espacio suficientemente grande, se formarían estrellas de baja masa en ausencia de estrellas masivas. Debido a que sólo podemos ver las estrellas más grandes y brillantes desde la Tierra, los astrónomos podrían estar subestimando la cantidad de formación de estrellas en galaxias distantes.

"De hecho, podría haber mucha formación estelar en los bordes extremos de las galaxias distantes y no ser de las brillantes que podemos llegar a ver", señala Mckee. "La formación estelar pude ocurrir y ser esencialmente invisible".

Este científico dice que un satélite que recientemente observó luz ultravioleta proveniente de galaxias distantes, ha visto evidencia suficiente de formación estelar en las regiones distantes de dichas galaxias y esto podría confirmar esta predicción.

McKee y Krumholz están involucrados en simulaciones de computadora a gran escala de la formación estelar dentro de nubes moleculares frías para confirmar, así, las teorías matemáticas de los investigadores que señalan que la formación de estrellas de baja masa es necesaria para la formación de estrellas de gran masa.

(saa) (mg)

Más información en:
http://www.berkeley.edu/