Las observaciones de campos magnéticos en nubes interestelares hechas de gas y polvo indican que estas nubes están fuertemente magnetizadas. y que los campos magnéticos influyen en la formación de estrellas dentro de ellos. Una observación clave es que la orientación de su estructura interna está estrechamente relacionada con la del campo magnético.

Para comprender el papel de los campos magnéticos, un equipo de investigación internacional dirigido por Thushara Pillai, Universidad de Boston e Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn, Alemania, observó la red filamentaria del gas denso que rodea un cúmulo de estrellas joven en el vecindario solar, con el polarímetro HAWC + en el observatorio aéreo SOFIA en longitudes de onda infrarrojas. Su investigación muestra que no todos los filamentos densos son iguales. En algunos de los filamentos, el campo magnético sucumbe al flujo de materia y se alinea con el filamento. La fuerza gravitacional se apodera de las partes más densas de algunos filamentos y el flujo de gas débilmente magnetizado resultante puede alimentar el crecimiento de cúmulos estelares jóvenes como una cinta transportadora.

Los resultados se publican en la edición de esta semana de Astronomía de la naturaleza .

El medio interestelar está compuesto de tenue gas y polvo que llena la gran cantidad de vacío entre las estrellas. Estirándose a través de la galaxia, este material bastante difuso resulta ser un importante reservorio de masa en las galaxias. Un componente importante de este gas interestelar son las nubes moleculares frías y densas que contienen la mayor parte de su masa en forma de hidrógeno molecular. Un hallazgo importante en la última década ha sido que una extensa red de filamentos impregna cada nube molecular. Ha surgido una imagen de que estrellas como nuestro propio sol se forman preferentemente en grupos densos en la intersección de filamentos.

Los investigadores observaron la red filamentaria de gas denso alrededor del Cúmulo Sur de Serpens con HAWC +, un detector sensible a la polarización a bordo del observatorio aerotransportado SOFIA, para comprender el papel de los campos magnéticos. Ubicado alrededor de 1, 400 años luz de distancia de nosotros, el grupo Serpens South es el grupo más joven conocido en el vecindario local en el centro de una red de filamento denso.

Las observaciones muestran que los filamentos gaseosos de baja densidad son paralelos a la orientación del campo magnético, y que su alineación se vuelve perpendicular a mayores densidades de gas. La alta resolución angular de HAWC + revela más, giro nunca antes visto de la historia. "En algunos filamentos densos, el campo magnético sucumbe al flujo de materia y se alinea con el filamento, "dice Thushara Pillai (Universidad de Boston y MPIfR Bonn), el primer autor de la publicación. "La fuerza gravitacional se hace cargo de las partes más opacas de ciertos filamentos en el cúmulo estelar de Serpens y el flujo de gas débilmente magnetizado resultante puede alimentar el crecimiento de cúmulos estelares jóvenes como una cinta transportadora, " ella agrega.

Se entiende a partir de simulaciones teóricas y observaciones que la naturaleza filamentosa de las nubes moleculares en realidad juega un papel importante en la canalización de la masa desde el medio interestelar más grande hacia los cúmulos estelares jóvenes cuyo crecimiento se alimenta del gas. Se espera que el proceso de formación y evolución de las estrellas sea impulsado por una interacción compleja de varias fuerzas fundamentales, a saber, la turbulencia, gravedad, y el campo magnético. Para obtener una descripción precisa de cómo se forman los densos cúmulos de estrellas, los astrónomos necesitan precisar el papel relativo de estas tres fuerzas. Los movimientos de gas turbulento, así como el contenido de masa de los filamentos (y por lo tanto la fuerza de gravitación) se pueden medir con relativa facilidad. Sin embargo, la firma del campo magnético interestelar es débil, también porque es aproximadamente 10, 000 veces más débil que incluso el campo magnético de nuestra propia Tierra. Esto ha hecho que las mediciones de la intensidad del campo magnético en los filamentos sea una tarea formidable.

"Las direcciones del campo magnético en este nuevo mapa de polarización de Serpens South se alinean bien con la dirección del flujo de gas a lo largo del estrecho filamento sur. Juntas, estas observaciones apoyan la idea de que los flujos de acreción filamentosos pueden ayudar a formar un cúmulo de estrellas joven. "agrega Phil Myers del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, coautor del artículo.

Una pequeña fracción de la masa de una nube molecular está formada por pequeños granos de polvo que se mezclan con el gas interestelar. Estos granos de polvo interestelar tienden a alinearse perpendicularmente a la dirección del campo magnético. Como resultado, la luz emitida por los granos de polvo está polarizada, y esta polarización se puede utilizar para trazar las direcciones del campo magnético en las nubes moleculares.

Recientemente, la misión espacial Planck produjo un mapa de todo el cielo altamente sensible de la emisión de polvo polarizado en longitudes de onda inferiores a 1 mm. Esto proporcionó la primera vista a gran escala de la magnetización en nubes moleculares filamentosas y sus entornos. Los estudios realizados con datos de Planck encontraron que los filamentos no solo están altamente magnetizados, pero están acoplados al campo magnético de una manera predecible. La orientación de los campos magnéticos es paralela a los filamentos en entornos de baja densidad. Los campos magnéticos cambian su orientación para ser perpendiculares a los filamentos a altas densidades de gas, lo que implica que los campos magnéticos juegan un papel importante en la conformación de los filamentos, en comparación con la influencia de la turbulencia y la gravedad.

Esta observación apuntó hacia un problema. Para formar estrellas en filamentos gaseosos, los filamentos deben perder los campos magnéticos. ¿Cuándo y dónde sucede esto? Con la resolución angular del orden de magnitud más alta del instrumento HAWC + en comparación con Planck, ahora era posible resolver las regiones en los filamentos donde el filamento magnético se vuelve menos importante.

"Planck ha revelado nuevos aspectos de los campos magnéticos en el medio interestelar, pero las resoluciones angulares más finas del receptor HAWC + de SOFIA y la polarimetría NIR basada en tierra nos brindan nuevas y poderosas herramientas para revelar los detalles vitales de los procesos involucrados, "dice Dan Clemens, Profesor y presidente del Departamento de Astronomía de la Universidad de Boston, otro coautor.

“El hecho de que pudiéramos capturar una transición crítica en la formación de estrellas fue algo inesperado. Esto solo muestra lo poco que se sabe sobre los campos magnéticos cósmicos y la cantidad de ciencia emocionante que nos espera de SOFIA con el receptor HAWC +, "concluye Thushara Pillai.