Las propiedades de los núcleos pre-estelares

Una imagen en falso color infrarrojo de una joven nube de polvo de formación estelar con varios núcleos incrustados (identificado en rojo). Un nuevo estudio de infrarrojos de 3218 núcleos en distintas fases de desarrollo ha permitido a los astrónomos categorizar las temperaturas, densidades y caracteres evolutivos de guarderías estelares jóvenes. Crédito: NASA / Spitzer y P. Myers






Las estrellas como el Sol comienzan su vida como núcleos densos de polvo y gas que colapsan bajo la influencia de la gravedad, hasta la fusión nuclear que es cuando se encienden. Estos núcleos contienen cientos de miles de masas solares de material y tienen densidades de gas alrededor de mil veces mayor que las regiones típicas interestelares (el valor típico es de aproximadamente una molécula por centímetro cúbico). El cómo se produce el proceso de colapso de estos embriones es poco conocido, desde el número estrellas que se forman a los factores que determinan sus masas finales, así como el calendario detallado para el nacimiento estelar. El material por ejemplo, simplemente puede caer libremente al centro del núcleo, pero en escenarios más realistas se inhibe por la presión de gas caliente, movimientos turbulentos, campos magnéticos, o alguna combinación de ellos.

Los astrónomos están estudiando activamente estos problemas mediante la observación de las estrellas jóvenes en el proceso del nacimiento. El polvo en estos núcleos natales (o grupos), sin embargo, los hace opaco a instrumentos ópticos, requiriendo así observaciones a otras longitudes de onda, en particular, de infrarrojos, submilimétrica, y radio. En las primeras etapas de la formación de estrellas, una estrella embrionaria calienta la nube de polvo circundante a temperaturas entre aproximadamente diez y treinta grados kelvin antes de que los vientos estelares y la radiación se lleven el material lejos y expongan a la estrella recién nacida. Los astrónomos del CfA Andrés Guzmán y Howard Smith, junto con sus colegas, han completado un análisis de 3246 núcleos de formación estelar, la muestra más grande jamás hecha. Los mismos núcleos fríos fueron descubiertos con la longitud de onda submilimétrica Sky Survey APEX y luego se observaron las líneas espectrales de dieciséis ondas submilimétricas; la información espectral permitió a los astrónomos determinar la distancia a cada núcleo, así como investigar sus movimientos de química y de gas interno. El nuevo documento combina estos resultados con mediciones de infrarrojo lejano tomadas por los estudios del Observatorio Espacial Herschel. Los datos de Herschel permiten a los científicos calcular la densidad de polvo, masa y temperatura de cada núcleo; el gran conjunto de datos a continuación, permite comparaciones estadísticas útiles entre núcleos con varios parámetros.

Las fuentes de la muestra genéricamente caen en cuatro categorías: grupos de reposo, que tienen las temperaturas más frías (16,8K) y la emisión menor infrarroja, grupos protoestelares, que son las fuentes con los más jóvenes objetos estelares identificables, regiones de hidrógeno ionizado, que son núcleos dentro de la cual las estrellas han ionizado parte del gas circundante y núcleos de "foto-disociación", la más cálida del conjunto, que tienen temperaturas de polvo alrededor de 28K, están un poco más evolucionadas y más brillantes que los núcleos de hidrógeno ionizado. Aunque la superposición de los grupos en sus propiedades, la muestra grande permite a los científicos concluir que, en promedio, en los grupos de reposo la temperatura del polvo aumenta hacia las regiones exteriores, mientras que las temperaturas en el gruoi protoestelar y núcleos de hidrógeno ionizados aumentan hacia la región interior, consistente con la idea de que están siendo calentados internamente. Este último también tiende a tener densidades de polvo que aumentan de forma más pronunciada que los núcleos inactivos. Este estudio también ha identificado una población de objetos particularmente fríos e infrarrojos oscuros que probablemente están todavía en las etapas de contracción, o bien por alguna razón han tenido su formación estelar detenida. Este nuevo estudio y su catálogo son sólo el principio: ahora que el polvo en todos estos núcleos ha sido bien caracterizado, los astrónomos pueden asociar la química con la temperatura del polvo, por ejemplo, y estudiar los subgrupos que pueden representar diferentes masas estelares en gestación.