La nebulosa galáctica RCW 49 que se muestra arriba es una de las regiones de formación de estrellas más brillantes de la Vía Láctea. Al analizar el movimiento de los átomos de carbono en una burbuja de gas en expansión que rodea al cúmulo de estrellas Westerlund 2 dentro de RCW 49, Un equipo de investigadores dirigido por la UMD ha creado la imagen más clara hasta la fecha de una burbuja impulsada por el viento estelar donde nacen las estrellas. Crédito:NASA / JPL-Caltec / E.Churchwell (Universidad de Wisconsin).
Los investigadores de la Universidad de Maryland crearon la primera imagen de alta resolución de una burbuja en expansión de plasma caliente y gas ionizado donde nacen las estrellas. Las imágenes anteriores de baja resolución no mostraban claramente la burbuja ni revelaban cómo se expandía hacia el gas circundante.
Los investigadores utilizaron datos recopilados por el telescopio del Observatorio estratosférico de astronomía infrarroja (SOFIA) para analizar uno de los más brillantes, regiones de formación de estrellas más masivas de la Vía Láctea. Su análisis mostró que un solo, La burbuja en expansión de gas caliente rodea el cúmulo de estrellas Westerlund 2 y estudios anteriores refutaron que podría haber dos burbujas alrededor de Westerlund 2. Los investigadores también identificaron la fuente de la burbuja y la energía que impulsa su expansión. Sus resultados fueron publicados en El diario astrofísico el 23 de junio 2021.
"Cuando se forman estrellas masivas, Expulsan eyecciones de protones mucho más fuertes, electrones y átomos de metales pesados, comparado con nuestro sol, "dijo Maitraiyee Tiwari, un asociado postdoctoral en el Departamento de Astronomía de la UMD y autor principal del estudio. "Estas eyecciones se llaman vientos estelares, y los vientos estelares extremos son capaces de soplar y formar burbujas en las nubes de frío circundantes, gas denso. Observamos tal burbuja centrada alrededor del cúmulo de estrellas más brillante en esta región de la galaxia, y pudimos medir su radio, masa y la velocidad a la que se expande ".
Las superficies de estas burbujas en expansión están hechas de un gas denso de carbono ionizado, y forman una especie de capa exterior alrededor de las burbujas. Se cree que se forman nuevas estrellas dentro de estas capas. Pero como sopa en un caldero hirviendo, las burbujas que encierran estos cúmulos de estrellas se superponen y se entremezclan con nubes de gas circundante, lo que dificulta distinguir las superficies de las burbujas individuales.
Tiwari y sus colegas crearon una imagen más clara de la burbuja que rodea a Westerlund 2 midiendo la radiación emitida por el cúmulo en todo el espectro electromagnético. desde rayos X de alta energía hasta ondas de radio de baja energía. Estudios previos, que solo datos de longitud de onda de radio y submilimétricos, había producido imágenes de baja resolución y no mostraba la burbuja. Entre las mediciones más importantes se encontraba la longitud de onda del infrarrojo lejano emitida por un ión específico de carbono en la capa.
Un equipo dirigido por astrónomos de la UMD creó la primera imagen clara de una burbuja en expansión de gas estelar donde nacen las estrellas utilizando datos del telescopio SOFIA de la NASA a bordo de un jet 747 muy modificado, como se ve aquí en la representación de este artista. Crédito:Representación del artista por Marc Pound / UMD
"Podemos usar la espectroscopia para saber realmente qué tan rápido se mueve este carbono hacia o lejos de nosotros, "dijo Ramsey Karim (MS '19, astronomía), un doctorado estudiante de astronomía en la UMD y coautor del estudio. "Esta técnica utiliza el efecto Doppler, el mismo efecto que hace que la bocina de un tren cambie de tono cuando pasa a su lado. En nuestro caso, el color cambia ligeramente dependiendo de la velocidad de los iones de carbono ".
Al determinar si los iones de carbono se estaban moviendo hacia o alejándose de la Tierra y combinando esa información con mediciones del resto del espectro electromagnético, Tiwari y Karim pudieron crear una vista tridimensional de la burbuja de viento estelar en expansión que rodea a Westerlund 2.
Además de encontrar uno, burbuja estelar impulsada por el viento alrededor de Westerlund 2, encontraron evidencia de la formación de nuevas estrellas en la región de la capa de esta burbuja. Su análisis también sugiere que a medida que la burbuja se expandió, se abrió por un lado, liberando plasma caliente y desacelerando la expansión de la capa hace aproximadamente un millón de años. Pero entonces, alrededor de 200, 000 o 300, 000 años atrás, otra estrella brillante en Westerlund 2 evolucionó, y su energía revitalizó la expansión del caparazón Westerlund 2.
"Vimos que la expansión de la burbuja que rodea a Westerlund 2 se aceleró de nuevo por los vientos de otra estrella muy masiva, y eso inició el proceso de expansión y formación estelar de nuevo, ", Dijo Tiwari." Esto sugiere que las estrellas seguirán naciendo en esta capa durante mucho tiempo, pero a medida que avanza este proceso, las nuevas estrellas serán cada vez menos masivas ".
Tiwari y sus colegas ahora aplicarán su método a otros cúmulos de estrellas brillantes y cálidas burbujas de gas para comprender mejor estas regiones de formación estelar de la galaxia. El trabajo es parte de un programa de varios años apoyado por la NASA llamado FEEDBACK.
