Por tres años, Jenny Calahan dirigió a otros estudiantes universitarios de la Universidad de Arizona (UA) en una investigación para ayudar a desentrañar el misterio de cómo nacen las estrellas más masivas de la galaxia.

El 23 de julio solo dos meses después de que Calahan se graduó con una licenciatura en física y astronomía, el trabajo de investigación resultante, "En busca de afluencia de candidatos a grupos masivos sin estrellas identificados en el estudio del plano galáctico de Bolocam, "fue publicado en The Diario astrofísico . Sus coautores incluyen estudiantes que ayudaron con la encuesta y la investigación.

"Todavía hay una pregunta bastante abierta en astronomía cuando se trata de la formación de estrellas masivas, "Dijo Calahan." ¿Cómo se forman las estrellas que pesan más de ocho masas solares a partir de nubes de polvo y gas? "

Los astrónomos entienden este proceso para estrellas del tamaño de nuestro Sol. Las partículas en las nubes se atraen entre sí y comienzan a agruparse. La gravedad se afianza y los gases fluyen hacia el centro de la nube a medida que se colapsa. Durante millones de años el gas se somete a tanta presión que comienza a arder, y la estrella nace cuando finalmente comienza la fusión nuclear en el núcleo del gas comprimido.

Las teorías sobre la cantidad de gas y el tiempo que se necesita para hacer una estrella como nuestro Sol pueden probarse mediante observaciones, porque cada etapa de la vida de una estrella similar al Sol, desde el colapso de las nubes de gas en un núcleo preestelar hasta la expansión de la estrella en una gigante roja y el colapso en una enana blanca, se puede ver en toda la galaxia.

Pero los astrónomos aún tienen que comprender cómo se forman las estrellas de más de ocho veces la masa de nuestro Sol. Las estrellas de este tamaño explotan en supernovas al final de sus vidas, dejando atrás agujeros negros o estrellas de neutrones.

"Hay algunas teorías sobre la formación de estrellas masivas que funcionan en simulaciones, pero no hemos visto esas condiciones iniciales en el universo salvaje, "Dijo Calahan.

Una teoría es la formación de núcleos masivos, dice Yancy Shirley, profesor asociado del Departamento de Astronomía de la UA. Los núcleos masivos son densas colecciones de gas varias veces más grandes que la estrella que crean. Para estrellas masivas, los núcleos deben tener al menos 30 veces la masa de nuestro Sol.

"La gente tiene problemas para encontrar objetos como ese, "Dijo Shirley.

La otra teoría es que se forman múltiples núcleos de baja masa dentro de un grupo de gas. Los núcleos de baja masa crecen a medida que compiten por el material en el grupo, y eventualmente, uno de los núcleos crece lo suficiente como para formar una estrella masiva.

"Este es el debate:cuál de estas dos imágenes es más correcta, ¿O es una combinación de los dos? ", dijo Shirley.

El primer paso para responder a la pregunta es identificar la fase más temprana de formación estelar, entonces Calahan, bajo el asesoramiento de Shirley, se dispuso a encontrar grupos que mostraran signos de colapso del movimiento del gas, llamado "afluencia".

Calahan seleccionó 101 temas de una lista de más de 2, 000 enorme, nubes de gas frías y aparentemente sin estrellas llamadas candidatos a agrupaciones sin estrellas, o SCC. Aunque los astrónomos han estudiado los SCC en el pasado, muchos de ellos se enfocaron en los objetos más brillantes y masivos. El estudio de Calahan fue único en el sentido de que fue una encuesta a ciegas.

Con un tamaño que varía desde unos pocos cientos de veces la masa de nuestro Sol hasta unos pocos miles de masas solares, Los SCC seleccionados por Calahan son una muestra representativa de todas las nubes de gas que tienen el potencial de formar estrellas masivas.

Usando el radiotelescopio de 12 metros del Radio Observatorio de Arizona en el Observatorio Steward de la UA en Kitt Peak, Calahan detectó y rastreó ondas de radio emitidas por el gas molecular oxometilio (HCO +), que emite una longitud de onda de radio específica.

Una vez que Shirley y los estudiantes universitarios a los que él aconseja usar el telescopio para identificar objetos de especial interés, como SCC colapsando, Luego, los grupos de interés se estudian más a fondo con ALMA, que puede mirar más profundamente en el gas y encontrar estrellas u otros objetos que no se pueden ver con el telescopio de 12 metros.

Oxometilio, una de las moléculas de iones más abundantes en el espacio, es un ion altamente reactivo que no sobreviviría en la atmósfera de nuestra Tierra. Cuando el oxometilio se mueve hacia un observador, las longitudes de onda están comprimidas; cuando el gas se aleja de un observador, las longitudes de onda se estiran.

Analizando las longitudes de onda, Calahan identificó seis SCC que mostraban signos reveladores de colapso, sugiriendo que el colapso del gas ocurre rápidamente, representando solo el 6% del proceso de formación de estrellas masivas.

"Un lado se está alejando de nosotros y el otro lado está cayendo hacia nosotros, "Dijo Calahan.

Las encuestas tardan varias decenas de horas en completarse. Calahan y Shirley pasaron 19 fines de semana en el transcurso de ocho meses para estudiar los SCC.

"Ahora he visto cada parte de esta investigación, "Dijo Calahan." Tengo que ser parte de hacer la pregunta, observando y haciendo la reducción de datos ".

Grupos de estudiantes universitarios viajaron con Calahan y Shirley al telescopio, donde aprendieron técnicas de observación astronómica y análisis de datos.

"La primera vez que subimos, Aprendí a usar el telescopio y aprendí a analizar los datos, "Dijo Calahan." Por tercera vez, Podría enseñar a otros estudiantes ".

Shirley se ha desempeñado como asesora de varios estudiantes que han publicado la investigación que hicieron en la UA, pero Calahan es el primer alumno suyo cuyo trabajo fue aceptado antes de graduarse.

"No creo que pudiera haber hecho esto en ninguna otra universidad, ", Dijo Calahan." Tenemos los recursos y la facultad para enseñarnos cómo reducir los datos de la vida real y observar en un telescopio de la vida real. Eso es realmente exclusivo de esta institución ".