La barra de Orion es una diagonal, característica similar a una cresta de gas y polvo en el cuadrante inferior izquierdo de esta imagen de la Nebulosa de Orión. Esculpido por la intensa radiación del calor cercano, estrellas jovenes, la barra de Orión a primera vista parece tener la forma de una barra. Probablemente sea un prototipo de una región de fotodisociación, o PDR. Crédito:NASA, ESA, Massimo Robberto (STScI, ESA), Equipo del Proyecto del Tesoro de Orion del Telescopio Espacial Hubble / Alyssa Pagan (STScI)
En un vivero estelar cercano llamado Nebulosa de Orión, joven, Las estrellas masivas lanzan luz ultravioleta lejana a la nube de polvo y gas de la que nacieron. Esta intensa inundación de radiación está interrumpiendo violentamente la nube al romper moléculas, ionizar átomos y moléculas al eliminar sus electrones, y calentar el gas y el polvo. Un equipo internacional que utiliza el telescopio espacial James Webb de la NASA, que está programado para lanzarse en octubre, estudiará una parte de la nube radiada llamada Orion Bar para aprender más sobre la influencia que tienen las estrellas masivas en sus entornos, e incluso sobre la formación de nuestro propio sistema solar.
“El hecho de que las estrellas masivas dan forma a la estructura de las galaxias a través de sus explosiones como supernovas se conoce desde hace mucho tiempo. Pero lo que la gente ha descubierto más recientemente es que las estrellas masivas también influyen en sus entornos no solo como supernovas, pero a través de sus vientos y radiación durante sus vidas, "dijo uno de los investigadores principales del equipo, Olivier Berné, científico investigador del Centro Nacional Francés de Investigaciones Científicas en Toulouse.
¿Por qué el Orion Bar?
Si bien puede sonar como un abrevadero los viernes por la noche, la Barra de Orión es en realidad una característica similar a una cresta de gas y polvo dentro de la espectacular Nebulosa de Orión. Un poco más de 1, 300 años luz de distancia esta nebulosa es la región de formación estelar masiva más cercana al Sol. La barra de Orion está esculpida por la intensa radiación de las cercanías, caliente, estrellas jovenes, y a primera vista parece tener forma de barra. Es una "región de fotodisociación, "o PDR, donde la luz ultravioleta de los jóvenes, estrellas masivas crea una mayor parte neutral, pero tibio, área de gas y polvo entre el gas completamente ionizado que rodea a las estrellas masivas y las nubes en las que nacen. Esta radiación ultravioleta influye fuertemente en la química de los gases de estas regiones y actúa como la fuente de calor más importante.
Los PDR ocurren donde el gas interestelar es denso y lo suficientemente frío como para permanecer neutral, pero no lo suficientemente denso como para evitar la penetración de la luz ultravioleta lejana de estrellas masivas. Las emisiones de estas regiones proporcionan una herramienta única para estudiar los procesos físicos y químicos que son importantes para la mayor parte de la masa entre las estrellas y alrededor de ellas. Los procesos de radiación y disrupción de las nubes impulsan la evolución de la materia interestelar en nuestra galaxia y en todo el universo desde la era temprana de formación estelar vigorosa hasta la actualidad.
"El Orion Bar es probablemente el prototipo de un PDR, "explicó Els Peeters, otro de los investigadores principales del equipo. Peeters es profesor de la Universidad de Western Ontario y miembro del Instituto SETI. "Se ha estudiado ampliamente, por lo que está bien caracterizado. Esta muy cerca y realmente se ve de borde. Eso significa que puede probar las diferentes regiones de transición. Y como está cerca esta transición de una región a otra es espacialmente distinta si tiene un telescopio con alta resolución espacial ".
La barra de Orión es representativa de lo que los científicos creen que fueron las duras condiciones físicas de las PDR en el universo hace miles de millones de años. "Creemos que en este momento, tenías 'Nebulosas de Orión' en todas partes del universo, en muchas galaxias, ", dijo Berné." Creemos que puede ser representativo de las condiciones físicas en términos del campo de radiación ultravioleta en las llamadas 'galaxias de explosión estelar, 'que dominan la era de la formación estelar, cuando el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual ".
La formación de sistemas planetarios en regiones interestelares irradiadas por estrellas jóvenes masivas sigue siendo una cuestión abierta. Las observaciones detalladas permitirían a los astrónomos comprender el impacto de la radiación ultravioleta en la masa y composición de estrellas y planetas recién formados.
En particular, Los estudios de meteoritos sugieren que el sistema solar se formó en una región similar a la Nebulosa de Orión. Observar la barra de Orión es una forma de comprender nuestro pasado. Sirve como modelo para aprender sobre las primeras etapas de la formación del sistema solar.
Este gráfico muestra la naturaleza estratificada de una región de fotodisociación (PDR) como la barra de Orión. Alguna vez se pensó que eran áreas homogéneas de gas y polvo calientes, Ahora se sabe que los PDR contienen una estructura compleja y cuatro zonas distintas. El cuadro de la izquierda muestra una parte de la barra de Orión dentro de la nebulosa de Orión. El cuadro de la parte superior derecha ilustra una región masiva de formación de estrellas cuyas ráfagas de radiación ultravioleta están afectando a un PDR. El cuadro de la parte inferior derecha se acerca a un PDR para representar sus cuatro, zonas distintas:1) la zona molecular, una región fría y densa donde el gas se encuentra en forma de moléculas y donde podrían formarse estrellas; 2) el frente de disociación, donde las moléculas se rompen en átomos a medida que aumenta la temperatura; 3) el frente de ionización, donde el gas está despojado de electrones, volviéndose ionizado, a medida que la temperatura aumenta drásticamente; y 4) el flujo de gas completamente ionizado en una región de atómico, hidrógeno ionizado. Por primera vez, Webb podrá separar y estudiar las condiciones físicas de estas diferentes zonas. Crédito:NASA, ESA, CSA, Jason Champion (CNRS), Pam Jeffries (STScI), Equipo de PDRs4ALL ERS
Como un pastel de capas en el espacio
Durante mucho tiempo se pensó que las PDR eran regiones homogéneas de gas y polvo calientes. Ahora los científicos saben que están muy estratificados, como un pastel de capas. En realidad, el Orion Bar no es realmente un "bar" en absoluto. En lugar de, contiene mucha estructura y cuatro zonas distintas. Estos son:
"Con Webb, podremos separar y estudiar las condiciones físicas de las diferentes regiones, que son completamente diferentes, "dijo Emilie Habart, otro de los investigadores principales del equipo. Habart es científico del Instituto Francés de Astrofísica Espacial y profesor titular de la Universidad Paris-Saclay. "Estudiaremos el paso de regiones muy calientes a regiones muy frías. Esta es la primera vez que podremos hacer eso".
El fenómeno de estas zonas es muy parecido a lo que ocurre con el calor de una chimenea. Mientras te alejas del fuego la temperatura desciende. Similar, el campo de radiación cambia con la distancia a una estrella masiva. Del mismo modo, la composición del material cambia a diferentes distancias de esa estrella. Con Webb, Los científicos por primera vez resolverán cada región individual dentro de esa estructura en capas en el infrarrojo y la caracterizarán por completo.
Allanando el camino para futuras observaciones
Estas observaciones serán parte del programa de ciencia de salida temprana discrecional del director, que proporciona tiempo de observación a proyectos seleccionados al principio de la misión del telescopio. Este programa permite a la comunidad astronómica aprender rápidamente cómo utilizar mejor las capacidades de Webb, al mismo tiempo que produce una ciencia sólida.
Uno de los objetivos del trabajo de Orion Bar es identificar las características que servirán como modelo para futuros estudios de PDR más distantes. A mayores distancias, las diferentes zonas pueden difuminarse juntas. La información de la barra de Orion será útil para interpretar esos datos. Las observaciones de Orion Bar estarán disponibles para la comunidad científica en general poco después de su recopilación.
"La mayor parte de la luz que recibimos de galaxias muy distantes proviene de 'Nebulosas de Orión' situadas en estas galaxias, ", explicó Berné." Así que tiene mucho sentido observar con gran detalle la Nebulosa de Orión que está cerca de nosotros para luego comprender las emisiones provenientes de estas galaxias muy distantes que contienen muchas regiones similares a Orión en ellas ".
Solo es posible con Webb
Con su ubicación en el espacio, capacidad de infrarrojos, sensibilidad, y resolución espacial, Webb brinda una oportunidad única para estudiar el Orion Bar. El equipo explorará esta región utilizando las cámaras y espectrógrafos de Webb.
"Es realmente la primera vez que tenemos una cobertura de longitud de onda y una resolución angular tan buenas, ", dijo Berné." Estamos muy interesados en la espectroscopia porque ahí es donde ves todas las 'huellas dactilares' que te dan la información detallada sobre las condiciones físicas. Pero también queremos que las imágenes vean la estructura y organización de la materia. Cuando combina la espectroscopia y las imágenes en este rango infrarrojo único, obtienes toda la información que necesitas para hacer la ciencia que nos interesa ".
