Estas cuatro imágenes tomadas por el telescopio espacial Hubble de la NASA revelan el caótico nacimiento de estrellas en el complejo de Orión, la principal región de formación de estrellas más cercana a la Tierra. Las instantáneas muestran estrellas incipientes enterradas en capullos gaseosos polvorientos que anuncian sus nacimientos al desatar poderosos vientos y pares de vueltas, chorros de estilo rociador de césped que se disparan en direcciones opuestas. La luz del infrarrojo cercano atraviesa la región polvorienta para revelar detalles del proceso del parto. Las salidas estelares están excavando cavidades dentro de la nube de gas hidrógeno. Esta etapa de parto relativamente breve dura aproximadamente 500, 000 años. Aunque las estrellas mismas están envueltas en polvo, emiten una poderosa radiación, que golpea las paredes de la cavidad y esparce los granos de polvo, iluminando con luz infrarroja los huecos en las envolturas gaseosas. Los astrónomos encontraron que las cavidades en la nube de gas circundante esculpida por el flujo de salida de una estrella en formación no crecían regularmente a medida que maduraban. como proponen las teorías. Las estrellas jóvenes en estas imágenes son solo un subconjunto de un ambicioso estudio de 304 estrellas en desarrollo, el más grande hasta la fecha. Los investigadores utilizaron datos recopilados previamente de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA y del Telescopio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea. Las protoestrellas fueron fotografiadas en luz infrarroja cercana por la cámara de campo amplio 3 del Hubble. Las imágenes fueron tomadas el 14 de noviembre de 2009, y el 25 de enero 11 de febrero y el 11 de agosto 2010. Crédito:NASA, ESA, y N. Habel y S. T. Megeath (Universidad de Toledo)
Las estrellas no se avergüenzan de anunciar sus nacimientos. A medida que nacen del colapso de nubes gigantes de gas hidrógeno y comienzan a crecer, lanzan vientos huracanados y giran, chorros de estilo rociador de césped que se disparan en direcciones opuestas.
Esta acción excava enormes cavidades en las gigantescas nubes de gas. Los astrónomos pensaron que estas rabietas estelares acabarían por eliminar la nube de gas circundante, detener el crecimiento de la estrella. Pero en un análisis exhaustivo de 304 estrellas incipientes en el Complejo de Orión, la principal región de formación de estrellas más cercana a la Tierra, Los investigadores descubrieron que la eliminación de gas por la salida de una estrella puede no ser tan importante para determinar su masa final como sugieren las teorías convencionales. Su estudio se basó en datos recopilados previamente de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA y del Telescopio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea.
El estudio deja a los astrónomos todavía preguntándose por qué la formación de estrellas es tan ineficiente. Solo el 30% de la masa inicial de una nube de gas hidrógeno termina como una estrella recién nacida.
Aunque nuestra galaxia es una ciudad inmensa de al menos 200 mil millones de estrellas, los detalles de cómo se formaron permanecen en gran parte envueltos en misterio.
Los científicos saben que las estrellas se forman a partir del colapso de enormes nubes de hidrógeno que son comprimidas por la gravedad hasta el punto en que se enciende la fusión nuclear. Pero solo alrededor del 30 por ciento de la masa inicial de la nube termina como una estrella recién nacida. ¿A dónde va el resto del hidrógeno durante un proceso tan terriblemente ineficiente?
Se ha asumido que una estrella recién formada expulsa una gran cantidad de gas caliente a través de chorros salientes en forma de sable de luz y vientos huracanados lanzados desde el disco circundante por poderosos campos magnéticos. Estos fuegos artificiales deberían sofocar un mayor crecimiento de la estrella central. Pero un nuevo Una encuesta completa del Hubble muestra que esta explicación más común no parece funcionar, dejando a los astrónomos desconcertados.
Los investigadores utilizaron datos recopilados previamente de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA y el Telescopio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea para analizar 304 estrellas en desarrollo. llamadas protoestrellas, en el Complejo de Orión, la principal región de formación de estrellas más cercana a la Tierra. (Spitzer y Herschel ya no están operativos).
En este estudio de estrellas nacientes más grande hasta la fecha, Los investigadores están descubriendo que la eliminación de gas por la salida de una estrella puede no ser tan importante para determinar su masa final como sugieren las teorías convencionales. El objetivo de los investigadores era determinar si las salidas estelares detienen la entrada de gas en una estrella y evitan que crezca.
En lugar de, encontraron que las cavidades en la nube de gas circundante esculpida por el flujo de salida de una estrella en formación no crecían regularmente a medida que maduraban, como proponen las teorías.
Esta imagen terrestre ofrece una vista amplia de todo el complejo de nubes de Orión, la principal región de formación de estrellas más cercana a la Tierra. El material rojo es gas hidrógeno ionizado y calentado por radiación ultravioleta de estrellas masivas en Orión. Las estrellas se están formando en nubes de gas hidrógeno frío que son invisibles o aparecen como regiones oscuras en esta imagen. La forma de media luna se llama Barnard's Loop y envuelve parcialmente la figura de la constelación de invierno de Orión el Cazador. El cinturón del cazador es la cadena diagonal de tres estrellas en el centro de la imagen. Sus pies son las estrellas brillantes Saiph (abajo a la izquierda) y Rigel (abajo a la derecha). Este paisaje abarca decenas de miles de estrellas recién formadas que cobran vida. Muchos todavía están encerrados en sus capullos natales de gas y polvo y solo se ven en luz infrarroja. La línea ondulada de puntos amarillos, comenzando en la parte inferior izquierda, es una imagen superpuesta de 304 estrellas nacientes tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Este paisaje abarca decenas de miles de estrellas recién formadas que cobran vida. Muchos todavía están encerrados en sus capullos natales de gas y polvo y solo se ven en luz infrarroja. Los investigadores utilizaron los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA y el telescopio espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea para analizar cómo los poderosos flujos de salida de las estrellas jóvenes excavan cavidades en las vastas nubes de gas. El estudio es el sondeo más grande jamás realizado sobre estrellas en desarrollo. Crédito:R. B. Andreo, DeepSkyColors.com; Superposición de datos:NASA, ESA, STScI, N. Habel y S. T. Megeath (Universidad de Toledo)
"En un modelo de formación estelar, si comienzas con una pequeña cavidad, a medida que la protoestrella evoluciona rápidamente, su salida crea una cavidad cada vez más grande hasta que el gas circundante finalmente se expulsa, dejando una estrella aislada, ", explicó el investigador principal Nolan Habel de la Universidad de Toledo en Ohio.
"Nuestras observaciones indican que no hay un crecimiento progresivo que podamos encontrar, de modo que las cavidades no crecen hasta que expulsan toda la masa de la nube. Entonces, there must be some other process going on that gets rid of the gas that doesn't end up in the star."
The team's results will appear in an upcoming issue of The Diario astrofísico .
Ha nacido una estrella
During a star's relatively brief birthing stage, lasting only about 500, 000 años, the star quickly bulks up on mass. What gets messy is that, as the star grows, it launches a wind, as well as a pair of spinning, lawn-sprinkler-style jets shooting off in opposite directions. These outflows begin to eat away at the surrounding cloud, creating cavities in the gas.
Popular theories predict that as the young star evolves and the outflows continue, the cavities grow wider until the entire gas cloud around the star is completely pushed away. With its gas tank empty, the star stops accreting mass—in other words, it stops growing.
To look for cavity growth, the researchers first sorted the protostars by age by analyzing Herschel and Spitzer data of each star's light output. The protostars in the Hubble observations were also observed as part of the Herschel telescope's Herschel Orion Protostar Survey.
Then the astronomers observed the cavities in near-infrared light with Hubble's Near-infrared Camera and Multi-object Spectrometer and Wide Field Camera 3. The observations were taken between 2008 and 2017. Although the stars themselves are shrouded in dust, they emit powerful radiation which strikes the cavity walls and scatters off dust grains, illuminating the gaps in the gaseous envelopes in infrared light.
The Hubble images reveal the details of the cavities produced by protostars at various stages of evolution. Habel's team used the images to measure the structures' shapes and estimate the volumes of gas cleared out to form the cavities. From this analysis, they could estimate the amount of mass that had been cleared out by the stars' outbursts.
"We find that at the end of the protostellar phase, where most of the gas has fallen from the surrounding cloud onto the star, a number of young stars still have fairly narrow cavities, " said team member Tom Megeath of the University of Toledo. "So, this picture that is still commonly held of what determines the mass of a star and what halts the infall of gas is that this growing outflow cavity scoops up all of the gas. This has been pretty fundamental to our idea of how star formation proceeds, but it just doesn't seem to fit the data here."
Future telescopes such as NASA's upcoming James Webb Space Telescope will probe deeper into a protostar's formation process. Webb spectroscopic observations will observe the inner regions of disks surrounding protostars in infrared light, looking for jets in the youngest sources. Webb also will help astronomers measure the accretion rate of material from the disk onto the star, and study how the inner disk is interacting with the outflow.
