Cómo convertirse en una estrella.

Los telescopios de ESO proporcionan una vista muy detallada de una nube oscura.
Barnard 68.

Desde hace mucho tiempo los astrónomos se preguntan cómo nacen las estrellas como nuestro Sol, otras cuestiones son dónde y qué procesos fundamentales son responsables de transformar una nube interestelar oscura y difusa de gas y polvo en un objeto mucho más denso y brillante. Los astrónomos han dado un paso importante hacia la respuesta a esta pregunta fundamental. Sobre la base del estudio más detallado que se ha hecho hasta la fecha de la estructura interna de una pequeña nube interestelar, tres científicos de la ESO y de los Estados Unidos [1] han encontrado que está aparentemente en el límite de la inestabilidad y por tanto en la etapa inmediatamente anterior a una colapso en una estrella densa y caliente de baja masa.

Curiosamente, la estructura actual de esta nube, un "glóbulo Bok" conocido como Barnard 68 (B68) [2], se rige por la misma física básica que la de una estrella. La nube está obviamente en un estado temporal de casi equilibrio, donde por un lado la fuerza de la gravedad empuja hacía adentro la nebulosa equilibrándose esta fuerza por la de la presión hacia afuera que genera su temperatura interna. Pero esta situación puede no durar mucho tiempo.

Los astrónomos creen que esta nube en particular, junto con otras en el mismo barrio galáctico, constituyen los pocos restos resistentes de una nube mucho más grande que ha desaparecido debido a la influencia de fuertes vientos estelares y radiación ultravioleta de estrellas jóvenes y pesadas, así como explosiones de supernova. La nueva y única visión de la fase previa al colapso del complicado proceso de nacimiento estelar se basa en las observaciones realizadas con los telescopios de la ESO en los observatorios de La Silla y Paranal en Chile.

Imagen que nos muestra la plataforma del VLT con las cuatro unidades del VLT y los cuatro telescopios auxiliares, ATs, en un día nublado.
El edificio de interferometría se encuentra en el centro de la plataforma.
Crédito: ESO



De las nubes oscuras a las estrellas.
Los astrónomos han sabido por algún tiempo que estrellas como nuestro Sol se forman a partir de nubes interestelares de gas y polvo. Cuando se contraen, la temperatura interior sube. Si la nube es suficientemente pesada, se volverá tan caliente en el centro que los procesos nucleares que producen energía se inflaman. Después de un tiempo, las regiones centrales de la nube alcanzan el equilibrio y nace una nueva estrella. Los planetas se forman a partir de condensaciones en el material circundante, ya que se recoge en un disco circunstelar.

Una buena comprensión del origen de las estrellas y sistemas planetarios, como nuestro propio sistema solar, está por lo tanto íntimamente conectada con un conocimiento detallado sobre las condiciones en los interiores fríos de las nubes oscuras en el espacio interestelar. Sin embargo, estas nubes son muy opacas y su estructura física ha sido un misterio durante el tiempo que hemos conocido acerca de su existencia. Las siguientes fases de la evolución estelar son mucho más conocidas y algunos científicos por lo tanto se refieren a estas primeras etapas como el "eslabón perdido" en nuestra imagen actual de la formación estelar.

Equilibrio finamente equilibrado.
Los resultados actuales están cambiando esta situación. Por medio de una nueva técnica de observación directa, ahora ha sido posible explorar la estructura detallada de una nube cercana. Se encuentra que es bastante simple, con la densidad media cada vez mayor hacia el centro. De hecho, la forma en que esto ocurre (denominado "perfil de densidad" de la nube) es exactamente como se esperaba en una esfera de gas aislada a una cierta temperatura en la que la fuerza de gravedad hacia adentro está equilibrada finamente contra la presión térmica interna.

Con esta clara descripción física ahora es posible determinar con precisión sin precedentes (aproximadamente 3%) los parámetros fundamentales de la nube, tales como su distancia y relación gas-polvo.

El NTT en La Silla.
Crédito: ESO



El astrónomo de ESO João Alves del equipo está contento: "Estas mediciones constituyen un gran avance en la comprensión de las nubes oscuras. Por primera vez, la estructura interna de una nube oscura se ha especificado con un detalle que se aproxima a lo que caracteriza nuestro conocimiento de las estrellas interiores ".

Viendo la luz a través de la oscuridad.
La técnica de observación que ha conducido al nuevo resultado es sencilla pero bastante difícil de aplicar a las nubes oscuras. Se basa en las mediciones de la luz de las estrellas que se encuentran detrás de la nube. Cuando esta luz pasa a través de la nube, es absorbida y esparcida por el polvo interior. El efecto depende del color (longitud de onda) y las estrellas de fondo aparecerán más rojas de lo que realmente son. También es proporcional a la cantidad de material de oscurecimiento y por lo tanto es más grande para las estrellas que están situadas detrás del centro de la nube.

Al medir el grado de este "enrojecimiento" experimentado por las estrellas que se ven a través de diferentes áreas de la nube, es posible trazar la distribución del polvo en la nube. Cuanto más fina sea la red de estrellas de fondo, más detallado será este mapa y mejor será la información sobre la estructura interna de la nube.

Y ese es exactamente el problema. Incluso las nubes pequeñas son tan opacas que se pueden ver muy pocas estrellas de fondo a través de ellas. Solamente los telescopios grandes y los instrumentos extremadamente sensibles pueden observar un número suficiente de estrellas para producir resultados significativos. En particular, hasta ahora nunca ha sido posible trazar las zonas centrales más densas de una nube oscura.

La estructura de Barnard 68.
A una distancia de sólo 410 años luz, Barnard 68 es una de las nubes oscuras más cercanas. Su tamaño es de unos 12.500 UA (2 millones de millones de kilómetros), o casi lo mismo que la llamada "Nube de Oort" de cometas de largo período que rodea el sistema solar. La temperatura de Barnard 68 es de 16 º Kelvin (-257 ° C) y la presión en su límite es 0,0025 nPa, o aproximadamente 10 veces más alta que en el medio interestelar pero aún 40.000 millones de millones de veces menos que la presión atmosférica en la superficie de la Tierra. La masa total de la nube es aproximadamente dos veces la del Sol.

Una nueva investigación de Barnard 68 se llevó a cabo por medio de instrumentos en el Telescopio de Nueva Tecnología (NTT) de 3,58 m en La Silla y en el Very Large Telescope (VLT) de Paranal. Las exposiciones largas revelaron un total de unas 3700 estrellas de fondo (de las cuales más de 1000 sólo pueden verse en longitudes de onda infrarrojas).

Medidas cuidadas de los colores de estas estrellas y, por lo tanto, el grado de oscurecimiento, permitió la más finamente muestreada (en más de 1000 áreas individuales) y el mapeo más preciso de la distribución del polvo dentro de una nube oscura jamás realizada. Con el fin de aumentar aún más la precisión, se midió la densidad media de polvo en círculos concéntricos alrededor del centro, lo que resultó en una determinación muy precisa del cambio en la densidad del polvo con la distancia desde el centro.

Se encontró que esta dependencia es casi exactamente como se predijo para una esfera en la que las fuerzas opuestas de la gravedad y la presión interna estrechamente se equilibran entre sí. Sin embargo, también es evidente que Barnard 68 es sólo marginalmente estable y está al borde del colapso.

El origen de Barnard 68.
Imagen compuesta de Barnard 68 en colores falsos, la longitud de onda en luz
visible está en azul, el infrarrojo cercano en verde y el infrarrojo en rojo.
Las estrellas detrás de la nebulosa obscura son solo visibles en luz infrarroja,
 por eso aparecen en color rojo.
Crédito: ESO.


Esta primera caracterización detallada de una nube interestelar oscura que se encuentra actualmente en la etapa inmediatamente anterior al colapso y posterior formación estelar constituye un paso muy importante hacia una mejor comprensión de las fases más tempranas del ciclo de vida estelar.

Los astrónomos sugieren que Barnard 68 y sus hermanos vecinos, las nubes oscuras Barnard 69, 70 y 72 pueden ser los precursores de una asociación aislada y escasamente poblada de estrellas de baja masa solar. Sin embargo, ¿de dónde provienen estas nubes?

João Alves piensa que él y sus colegas saben la respuesta: "Es más probable que sean los núcleos remanentes de partes particularmente resistentes de una nube más grande." Ahora, la mayor parte de ella ha sido 'devorada' debido al fuerte desgaste causado por la radiación ultravioleta y vientos estelares de estrellas masivas o "tormentas" de explosión de supernovas ". Añade: "Nuestras nuevas observaciones muestran que los objetos con una masa justa como Barnard 68 pueden alcanzar un equilibrio temporal y sobrevivir durante algún tiempo antes de que comiencen a colapsar".

El equipo está ahora ansioso por continuar este tipo de investigación sobre otras nubes oscuras.

Notas.
[1] El equipo está compuesto por João F. Alves (ESO-Garching, Alemania), Charles J. Lada (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, Cambridge, Massachusetts) y Elizabeth A. Lada (Universidad de Florida, Gainsville, Fl. ., ESTADOS UNIDOS).

[2] El astrónomo holandés Bart Bok (1906-1983) estudió las nubes oscuras en la Vía Láctea y describió las pequeñas y compactas como "glóbulos". Las primeras etapas de la presente investigación de Barnard 68 se presentaron en ESO PR Photos 29a-c / 99, con más información sobre esta nube.

Información adicional.
La investigación descrita en este comunicado de prensa se publica en un artículo de investigación titulado "Ver la luz a través de la oscuridad: Medir la estructura interna de una nube fría y oscura", que aparece en la revista internacional Nature el jueves 11 de enero de 2001.

Información técnica sobre las fotos.
ESO Press Foto eso0102a de la zona del cielo de Barnard 68 se basa en tres cuadros a través de B- (440 nm = 0,44 μm - aquí traducido como azul), V- (0,55 μm - verde) y I-banda 0,90 μm - rojo) óptico , obtenidos con el instrumento FORS1 en el telescopio VLT ANTU el 27 de marzo de 1999. El campo mide 6,8 x 6,8 arcmin2 (2048 x 2048 píxeles2 a 0,20 cccs / píxel). ESO Press Photo es0102b es un compuesto de color falso basado en B- (longitud de onda de 0,44 μm - 1,5 min, aquí representado como azul), I- (longitud de onda 0,85 μm - 1,5 min, verde) y Ks - filtros (2,16 μm - 30 min, rojo), respectivamente. Las imágenes B e I se obtuvieron en marzo de 1999, con el instrumento FORS1 en el ANTU VLT de 8,2 m. La imagen de Ks se obtuvo en marzo de 1999 con el instrumento SOFI en el telescopio de nueva tecnología ESO 3.58-m (NTT) en La Silla. El campo de cielo mide aproximadamente 4,9 x 4,9 arcmin2 (1024 x 1024 píxeles2 a 0,29 arcsec / píxel). El norte está arriba y el este a la izquierda. ESO Press Photo eso0102c permite una comparación directa entre las dos vistas.

Publicado en ESO el 10 de enero del 2.001.

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