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    Nueva evidencia de que todas las estrellas nacen en pares

    Imagen de radio de un sistema estelar binario muy joven, menos de aproximadamente 1 millón de años, que se formó dentro de un núcleo denso (contorno ovalado) en la nube molecular de Perseo. Es probable que todas las estrellas se formen como binarias dentro de núcleos densos. Crédito:Imagen de la encuesta SCUBA-2 por Sarah Sadavoy, CfA

    ¿Tuvo nuestro sol un gemelo cuando nació hace 4.500 millones de años?

    Es casi seguro que sí, aunque no un gemelo idéntico. Y también lo hicieron todas las demás estrellas parecidas al sol en el universo, según un nuevo análisis realizado por un físico teórico de UC Berkeley y un radioastrónomo del Observatorio Astrofísico Smithsonian de la Universidad de Harvard.

    Muchas estrellas tienen compañeras incluido nuestro vecino más cercano, Alfa Centauri, un sistema de triplete. Los astrónomos han buscado durante mucho tiempo una explicación. ¿Nacen así los sistemas estelares binarios y trillizos? ¿Una estrella capturó a otra? ¿Las estrellas binarias a veces se dividen y se convierten en estrellas individuales?

    Los astrónomos incluso han buscado un compañero para nuestro sol, una estrella apodada Némesis porque se suponía que había pateado un asteroide en la órbita de la Tierra que chocó con nuestro planeta y exterminó a los dinosaurios. Nunca se ha encontrado.

    La nueva afirmación se basa en un estudio de radio de una nube molecular gigante llena de estrellas recién formadas en la constelación de Perseo. y un modelo matemático que puede explicar las observaciones de Perseo solo si todas las estrellas parecidas al sol nacen con un compañero.

    "Estamos diciendo, sí, probablemente hubo una Némesis, hace mucho tiempo, "dijo el coautor Steven Stahler, astrónomo investigador de UC Berkeley.

    "Ejecutamos una serie de modelos estadísticos para ver si podíamos dar cuenta de las poblaciones relativas de estrellas individuales jóvenes y binarias de todas las separaciones en la nube molecular de Perseus, y el único modelo que pudo reproducir los datos fue uno en el que todas las estrellas se forman inicialmente como binarios anchos. Estos sistemas luego se encogen o se rompen en un millón de años ".

    Imagen de radio de un sistema de estrellas triples que se forma dentro de un disco de polvo en la nube molecular Perseus obtenida por el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en Chile. Crédito:Bill Saxton, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), NRAO / AUI / NSF

    En este estudio, "ancho" significa que las dos estrellas están separadas por más de 500 unidades astronómicas, o AU, donde una unidad astronómica es la distancia promedio entre el sol y la Tierra (93 millones de millas). Un compañero binario amplio de nuestro sol habría estado 17 veces más lejos del sol que su planeta más distante en la actualidad, Neptuno.

    Basado en este modelo, el hermano del sol probablemente escapó y se mezcló con todas las otras estrellas en nuestra región de la Vía Láctea, nunca ser visto otra vez.

    "La idea de que muchas estrellas se forman con un compañero se ha sugerido antes, pero la pregunta es:¿cuántos? ", dijo la primera autora Sarah Sadavoy, miembro del Hubble de la NASA en el Observatorio Astrofísico Smithsonian. "Según nuestro modelo simple, decimos que casi todas las estrellas se forman con un compañero. La nube de Perseo generalmente se considera una región típica de formación estelar de baja masa, pero nuestro modelo debe comprobarse en otras nubes ".

    La idea de que todas las estrellas nacen en una camada tiene implicaciones más allá de la formación estelar, incluidos los orígenes mismos de las galaxias, Dijo Stahler.

    Stahler y Sadavoy publicaron sus hallazgos en abril en el servidor arXiv. Su artículo ha sido aceptado para su publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

    Las estrellas nacieron en 'núcleos densos'

    Los astrónomos han especulado sobre los orígenes de los sistemas estelares binarios y múltiples durante cientos de años. y en los últimos años han creado simulaciones por computadora de masas de gas que colapsan para comprender cómo se condensan bajo la gravedad en estrellas. También han simulado la interacción de muchas estrellas jóvenes recientemente liberadas de sus nubes de gas. Muchos años atrás, una de esas simulaciones por computadora de Pavel Kroupa de la Universidad de Bonn lo llevó a concluir que todas las estrellas nacen como binarias.

    Esta imagen infrarroja del telescopio espacial Hubble contiene un brillante, Objeto en forma de abanico (cuadrante inferior derecho) que se cree que es una estrella binaria que emite pulsos de luz cuando las dos estrellas interactúan. El sistema binario primitivo se encuentra en la región IC 348 de la nube molecular Perseus y fue incluido en el estudio por el equipo de Berkeley / Harvard. Crédito:NASA, ESA y J. Muzerolle, STScI

    Sin embargo, la evidencia directa de las observaciones ha sido escasa. A medida que los astrónomos observan estrellas cada vez más jóvenes, encuentran una mayor proporción de binarios, pero por qué sigue siendo un misterio.

    "La clave aquí es que nadie miró antes de manera sistemática la relación de las estrellas jóvenes reales con las nubes que las generan, ", Dijo Stahler." Nuestro trabajo es un paso adelante en la comprensión de cómo se forman los binarios y también el papel que juegan los binarios en la evolución estelar temprana. Ahora creemos que la mayoría de las estrellas, que son bastante similares a nuestro propio sol, forma como binarios. Creo que tenemos la evidencia más sólida hasta la fecha para tal afirmación ".

    Según Stahler, Los astrónomos han sabido durante varias décadas que las estrellas nacen dentro de capullos en forma de huevo llamados núcleos densos, que se esparcen por inmensas nubes de frío, hidrógeno molecular que son los viveros de estrellas jóvenes. A través de un telescopio óptico, estas nubes parecen agujeros en el cielo estrellado, porque el polvo que acompaña al gas bloquea la luz tanto de las estrellas que se forman en el interior como de las que se forman detrás. Las nubes pueden sin embargo, ser examinado por radiotelescopios, dado que los granos de polvo frío que contienen emiten en estas longitudes de onda de radio, y las ondas de radio no quedan bloqueadas por el polvo.

    La nube molecular de Perseo es uno de esos viveros estelares, a unos 600 años luz de la Tierra y unos 50 años luz de largo. El año pasado, un equipo de astrónomos completó una encuesta que utilizó Very Large Array, una colección de platos de radio en Nuevo México, para observar la formación de estrellas dentro de la nube. Llamado VANDAM, fue el primer estudio completo de todas las estrellas jóvenes en una nube molecular, es decir, estrellas de menos de 4 millones de años, incluyendo tanto estrellas simples como múltiples hasta separaciones de aproximadamente 15 unidades astronómicas. Esto capturó todas las estrellas múltiples con una separación de más del radio de la órbita de Urano (19 UA) en nuestro sistema solar.

    Stahler se enteró de la encuesta después de acercarse a Sadavoy, miembro del equipo de VANDAM, y pidiendo su ayuda para observar estrellas jóvenes dentro de núcleos densos. La encuesta de VANDAM produjo un censo de todas las estrellas de Clase 0:las de menos de 500, 000 años - y estrellas de Clase I - aquellos entre alrededor de 500, 000 y 1 millón de años. Ambos tipos de estrellas son tan jóvenes que aún no están quemando hidrógeno para producir energía.

    Sadavoy tomó los resultados de VANDAM y los combinó con observaciones adicionales que revelan los capullos en forma de huevo alrededor de las estrellas jóvenes. Estas observaciones adicionales provienen del Gould Belt Survey con SCUBA-2 en el telescopio James Clerk Maxwell en Hawai. Al combinar estos dos conjuntos de datos, Sadavoy pudo producir un censo sólido de las poblaciones binarias y de una sola estrella en Perseo, convirtiendo 55 estrellas jóvenes en 24 sistemas de estrellas múltiples, todos menos cinco de ellos binarios, y 45 sistemas de una sola estrella.

    Usando estos datos, Sadavoy y Stahler descubrieron que todos los sistemas binarios ampliamente separados, aquellos con estrellas separadas por más de 500 UA, eran sistemas muy jóvenes. que contiene dos estrellas de clase 0. Estos sistemas también tendían a estar alineados con el eje largo del núcleo denso en forma de huevo. Las estrellas binarias de Clase I un poco más antiguas estaban más juntas, muchos separados por aproximadamente 200 AU, y no mostró tendencia a alinearse a lo largo del eje del huevo.

    Una nube molecular oscura Barnard 68, está lleno de gas y polvo que bloquean la luz de las estrellas que se forman en su interior, así como de las estrellas y galaxias ubicadas detrás de él. Estos y otros viveros estelares, como la nube molecular de Perseo, solo puede ser probado por ondas de radio. Crédito:Equipo FORS, VLT Antu de 8,2 metros, ESO

    "Esto no se ha visto ni probado antes, y es super interesante, ", Dijo Sadavoy." Todavía no sabemos muy bien lo que significa, pero no es aleatorio y debe decir algo sobre la forma en que se forman los binarios anchos ".

    Los núcleos en forma de huevo colapsan en dos centros

    Stahler y Sadavoy modelaron matemáticamente varios escenarios para explicar esta distribución de estrellas, asumiendo una formación típica, tiempos de ruptura y contracción orbital. Llegaron a la conclusión de que la única forma de explicar las observaciones es asumir que todas las estrellas de masas alrededor de la del sol comienzan como binarias anchas de Clase 0 en núcleos densos en forma de huevo, después de lo cual alrededor del 60 por ciento se dividió con el tiempo. El resto se encoge para formar binarios ajustados.

    "A medida que el huevo se contrae, la parte más densa del huevo estará hacia el medio, y eso forma dos concentraciones de densidad a lo largo del eje medio, ", dijo." Estos centros de mayor densidad en algún momento colapsan sobre sí mismos debido a su autogravedad para formar estrellas de Clase 0 ".

    "Dentro de nuestra imagen, solo de masa baja, las estrellas parecidas al sol no son primordiales, "Añadió Stahler." Son el resultado de la ruptura de binarios. "

    Su teoría implica que cada núcleo denso, que normalmente comprende unas pocas masas solares, convierte el doble de material en estrellas de lo que se pensaba anteriormente.

    Stahler dijo que ha estado pidiendo a los radioastrónomos que comparen núcleos densos con sus estrellas jóvenes incrustadas durante más de 20 años. para probar las teorías de la formación de estrellas binarias. Los nuevos datos y el modelo son un comienzo, él dice, pero es necesario trabajar más para comprender la física detrás de la regla.

    Estos estudios pueden aparecer pronto, porque las capacidades de un VLA ahora actualizado y el telescopio ALMA en Chile, más la encuesta SCUBA-2 en Hawái, "finalmente nos están dando los datos y las estadísticas que necesitamos. Esto va a cambiar nuestra comprensión de los núcleos densos y las estrellas incrustadas en ellos, "Dijo Sadavoy.


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