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Durante mucho tiempo, los científicos tenían entendido que las estrellas se formaban cuando la materia interestelar del interior de nubes gigantescas de hidrógeno molecular colapsaban gravitacionalmente. Pero las estrellas masivas de hasta 120 veces la masa de nuestro Sol suelen generar una intensa radiación y fuertes vientos estelares. Pero, ¿cómo son capaces de mantener las nubes de gas y polvo que alimentan su crecimiento sin expelerlos hacia el exterior? El problema sin embargo, resulta ser menos misterioso de lo que parecía. Un estudio publicado esta semana en la revista Science muestra como el crecimiento de una estrella masiva puede tener lugar a pesar de que la presión de la radiación hacia el exterior pueda superar a la ejercida por la fuerza gravitatoria que la impulsa hacia el interior.

Los nuevos resultados también explican porqué las estrellas masivas tienden a presentarse como sistemas binarios o múltiples, ha manifestado el autor del artículo Mark Krumholz, profesor auxiliar de astronomía de la Universidad de California, en Santa Cruz. Coautores del informe son Richard Klein, Christopher McKee, Stella Offner de la UC Berkeley, y Andrew Cunningham del Lawrence Livermore National Laboratory. La presión de radiación es la fuerza ejercida por la radiación electromagnética sobre las superficies con las que choca. Este efecto resulta insignificante para la luz ordinaria, pero se vuelve apreciable en el interior de las estrellas debido a la intensidad de la radiación. En las estrellas masivas la presión de la radiación es la fuerza dominante que contrarresta a la gravedad que impide el colapso de la estrella.

“Cuando se ejerce presión de radiación procedente de una estrella masiva al polvoriento gas interestelar que la rodea, el cual es mucho más opaco que el gas interior de la estrella, debería explotar la nube de gas”, ha manifestado Krumholz. Estudios anteriores sugerían que, la presión de radiación podrían expulsar hacia el exterior la materia restante de la formación de la estrella antes de que ésta pudiera crecer mucho más que unas 20 veces la masa del Sol. Sin embargo, los astrónomos han observado estrellas mucho más masivas que estas. Simulaciones por ordenador de la formación de las estrellas masivas arrojan estas instantáneas que muestran las distintas etapas del proceso a través del tiempo. Las imágenes de la zona izquierda que se adjuntan, representan una visión polar (el eje de rotación es perpendicular al plano de la imagen), y las imágenes de la derecha son visiones ecuatoriales. Los signos + indican las posiciones proyectadas de las estrellas y los colores la densidad. Las imágenes han sido realizadas por Krumholz y sus colaboradores.

El equipo de investigación ha precisado de varios años para desarrollar complejos programas de simulaciones por ordenador de procesos de formación de estrellas. Esto, unido a los avances en la tecnología de computadores y su último software denominado ORION, les permitió ejecutar una simulación tridimensional detallada del colapso de una enorme nube de gas interestelar para formar una estrella masiva. El proyecto precisó varios meses de tiempo de computación en el Supercomputer Center de San Diego.

La simulación mostró que el gas polvoriento colapsa sobre el núcleo creciente de una estrella masiva con la presión de la radiación presionando hacia el exterior y la fuerza de la gravedad haciéndolo hacia el interior, y se desarrollan inestabilidades que dan lugar a la formación de canales donde la radiación se difunde a través de la nube al espacio interestelar, mientras que el gas continúa cayendo hacia el interior a través de otros canales.

“Se pueden apreciar dedos de gas cayendo y escapes de radiación escapando entre los mismos”, ha manifestado Krumholz, “Esto demuestra que no se precisan mecanismos exóticos, y que se pueden formar estrellas masivas a través de procesos de acreción de manera similar al de las estrellas poco masivas”. Aquí se puede observar un vídeo de la simulación del proceso de la formación de la estrella: http://www.ucsc.edu/news_events/video/massivestar

La rotación de la nube de gas al colapsar conduce a la formación de un disco de materia de alimentación a la creciente "protoestrella". El disco es gravitacionalmente inestable, sin embargo produce grumos de materia que dan lugar a la formación de una serie de pequeñas estrellas secundarias la mayoría de las cuales terminan colisionando con la protoestrella central. En la simulación, una estrella secundaria llega a convertirse en lo suficientemente masiva para romperse y adquirir su propio disco creciendo como estrella masiva acompañante. Se forma una tercera pequeña estrella que fue expulsada a una amplia órbita antes de colisionar con la estrella principal.

Cuando los investigadores detuvieron la simulación dejaron que transcurrieran 57 000 años de tiempo simulado, las dos estrellas tenían una masa de 41,5 y 29,2 veces la de nuestro Sol y se encontraban orbitándose mutuamente en elipses bastante anchas.

“Lo que se formó en la simulación es una configuración habitual para las estrellas masivas”, manifestó Krumholz. “Creo que actualmente podemos considerar resuelto el misterio de formación de las estrellas masivas. La era de los superordenadores y la capacidad de simular los procesos en tres dimensiones han hecho posible su resolución”.

Fuente: UC Santa Cruz y Universe Today

Imagen: La simulación por computadora de la formación de una estrella masiva nos proporciona estas imágenes y su evolución en el transcurso del tiempo.

Imagen: Simulación de las representaciones espaciales de la densidad de campo en una región con una evolución de 55 000 años. El panel izquierdo lo es con una visión polar y el de la derecha ecuatorial. Resultan claramente visibles los dedos que alimentan el disco ecuatorial. http://www.universetoday.com/2009/01/15/study-solves-mystery-of-how-massive-stars-form/1-newstudyreso/

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