Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA están descubriendo que los planetas tienen dificultades para formarse en la región central agitada de la masiva, cúmulo de estrellas lleno de gente Westerlund 2. Ubicado 20, 000 años luz de distancia, Westerlund 2 es un laboratorio único para estudiar los procesos evolutivos estelares porque está relativamente cerca, bastante joven, y contiene una gran población estelar.

Un estudio del Hubble de tres años de estrellas en Westerlund 2 reveló que los precursores de los discos formadores de planetas que rodean las estrellas cerca del centro del cúmulo carecen misteriosamente de grandes, densas nubes de polvo que en unos pocos millones de años podrían convertirse en planetas.

Sin embargo, las observaciones muestran que las estrellas en la periferia del cúmulo tienen las inmensas nubes de polvo que forman planetas incrustadas en sus discos. Los investigadores creen que nuestro sistema solar siguió esta receta cuando se formó hace 4.600 millones de años.

Entonces, ¿por qué algunas estrellas en Westerlund 2 tienen dificultades para formar planetas mientras que otras no? Parece que la formación de planetas depende de la ubicación, localización, localización. Las estrellas más masivas y brillantes del cúmulo se congregan en el núcleo, que se verifica mediante observaciones de otras regiones de formación de estrellas. El centro del cúmulo contiene al menos 30 estrellas extremadamente masivas, algunos pesan hasta 80 veces la masa del Sol. Su radiante radiación ultravioleta y sus vientos estelares de partículas cargadas, similares a los de un huracán, queman discos de soplete alrededor de las estrellas vecinas de menor masa. dispersando las gigantescas nubes de polvo.

"Básicamente, si tienes estrellas monstruosas, su energía va a alterar las propiedades de los discos cercanos, estrellas menos masivas, "explicó Elena Sabbi, del Space Telescope Science Institute en Baltimore e investigador principal del estudio Hubble. "Es posible que todavía tenga un disco, pero las estrellas cambian la composición del polvo en los discos, por lo que es más difícil crear estructuras estables que eventualmente conducirán a planetas. Creemos que el polvo se evapora en 1 millón de años, o cambia en composición y tamaño tan dramáticamente que los planetas no tienen los bloques de construcción para formarse ".

Las observaciones del Hubble representan la primera vez que los astrónomos analizaron un cúmulo de estrellas extremadamente denso para estudiar qué entornos son favorables para la formación de planetas. Científicos, sin embargo, todavía están debatiendo si las estrellas voluminosas nacen en el centro o si migran allí. Westerlund 2 ya tiene estrellas masivas en su núcleo, aunque es comparativamente joven, Sistema de 2 millones de años.

Usando la cámara de campo amplio 3 del Hubble, los investigadores encontraron que de los casi 5, 000 estrellas en Westerlund 2 con masas entre 0,1 y 5 veces la masa del Sol, 1, 500 de ellos muestran fluctuaciones en su luz a medida que las estrellas acumulan material de sus discos. El material en órbita agrupado dentro del disco bloquearía temporalmente parte de la luz de las estrellas, provocando fluctuaciones de brillo.

Sin embargo, El Hubble detectó la firma de dicho material en órbita solo alrededor de estrellas fuera de la región central empaquetada del cúmulo. El telescopio fue testigo de grandes caídas de brillo durante 10 a 20 días alrededor del 5% de las estrellas antes de que volvieran a su brillo normal. No detectaron estas caídas de brillo en las estrellas que residen a cuatro años luz del centro. Estas fluctuaciones podrían deberse a grandes acumulaciones de polvo que pasan frente a la estrella. Los grupos estarían en un disco inclinado casi de borde a la vista desde la Tierra. "Creemos que son planetesimales o estructuras en formación, "Sabbi explicó." Estas podrían ser las semillas que eventualmente conducirán a planetas en sistemas más evolucionados. Estos son los sistemas que no vemos cerca de estrellas muy masivas. Los vemos solo en sistemas fuera del centro ".

Gracias a Hubble, Los astrónomos ahora pueden ver cómo las estrellas se están acumulando en entornos que son como el universo temprano, donde los cúmulos estaban dominados por estrellas monstruosas. Hasta aquí, el entorno estelar cercano más conocido que contiene estrellas masivas es la región de nacimiento de estrellas en la Nebulosa de Orión. Sin embargo, Westerlund 2 es un objetivo más rico debido a su población estelar más grande.

"Las observaciones de Hubble de Westerlund 2 nos dan una idea mucho mejor de cómo las estrellas de diferentes masas cambian con el tiempo, y cómo los poderosos vientos y la radiación de estrellas muy masivas afectan a las estrellas cercanas de menor masa y sus discos, "Sabbi dijo." Vemos, por ejemplo, que las estrellas de menor masa, como nuestro sol, que están cerca de estrellas extremadamente masivas en el cúmulo todavía tienen discos y pueden acumular material a medida que crecen. Pero la estructura de sus discos (y, por lo tanto, su capacidad de formación de planetas) parece ser muy diferente de la de los discos alrededor de las estrellas que se forman en un entorno más tranquilo más alejado del núcleo del cúmulo. Esta información es importante para construir modelos de formación de planetas y evolución estelar ".

Este cúmulo será un excelente laboratorio para las observaciones de seguimiento con el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA. un observatorio de infrarrojos. Hubble ha ayudado a los astrónomos a identificar las estrellas que tienen posibles estructuras planetarias. Con Webb, los investigadores pueden estudiar qué discos alrededor de las estrellas no están acumulando material y qué discos todavía tienen material que podría acumularse en planetas. Esta información sobre 1, 500 estrellas permitirán a los astrónomos trazar un camino sobre cómo crecen y evolucionan los sistemas estelares. Webb también puede estudiar la química de los discos en diferentes fases evolutivas y observar cómo cambian. y ayudar a los astrónomos a determinar qué influencia juega el medio ambiente en su evolución.

Telescopio espacial romano Nancy Grace de la NASA, otro observatorio de infrarrojos planeado, podrá realizar el estudio de Sabbi en un área mucho más grande. Westerlund 2 es solo una pequeña porción de una inmensa región de formación estelar. Estas vastas regiones contienen cúmulos de estrellas con diferentes edades y diferentes densidades. Astronomers could use Roman Space Telescope observations to start to build up statistics on how a star's characteristics, like its mass or outflows, affect its own evolution or the nature of stars that form nearby. The observations could also provide more information on how planets form in tough environments.

Sabbi's team's results appeared in The Diario astrofísico .