HH 212, una protoestrella.

Estrella bebé escupe “chorro giratorio” mientras devora “hamburguesa espacial”.

Los chorros protoestelares son expulsados por protoestrellas, o estrellas bebé, y constituyen uno de los indicios de formación estelar más intrigantes para los astrónomos. Un equipo internacional de investigación realizó nuevas observaciones con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) que revelaron el movimiento giratorio de un chorro protoestelar por primera vez de manera fehaciente. Los nuevos resultados confirman la teoría de que el chorro contribuye a disminuir el exceso de impulso angular de la zona interna de una disco de acreción, lo cual aclara antiguas dudas sobre cómo el disco de acreción puede alimentar una protoestrella.

“Vemos chorros saliendo de la mayoría de las estrellas jóvenes, expedidos como ráfagas de balas que se aceleran a lo largo del eje de rotación del disco de acreción. Siempre nos hemos preguntado qué papel cumplen. ¿Estarán girando, como predicen los modelos actuales? Como estos chorros son muy finos y su movimiento giratorio es muy pequeño, no habíamos podido confirmar que giraran. Ahora, gracias a ALMA y su combinación sin precedentes de resolución espacial y de velocidad, no solo pudimos ver en detalle un chorro cerca de una protoestrella, a 10 unidades astronómicas (UA), sino también detectar su movimiento giratorio”, cuenta Chin-Fei Lee, investigador principal de este estudio, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica de Taiwán (ASIAA). “Pareciera una estrella bebé que escupe una bala giratoria cada vez que muerde una hamburguesa espacial”.

Imagen 1. Chorro y disco del sistema protoestelar HH 212: (a) chorro molecular (verde) expulsado desde la zona más céntrica del disco de acreción (naranja), observado con ALMA a una resolución de 8 UA. En el ecuador se aprecia una oscura franja que da al disco un aspecto de hamburguesa. En la esquina inferior derecha se muestra un sistema solar a escala para fines de comparación. (b) División de las emisiones con corrimiento al rojo (que se alejan de nosotros) y al azul (que se acercan) para mostrar el movimiento giratorio del chorro, indicado por las flechas verdes. Las flechas azules y rojas muestran la rotación del disco, en el mismo sentido que el chorro. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.

“El principal problema en la formación de una estrella es el impulso angular del disco de acreción, que impide que el material caiga en la protoestrella central. Ahora sabemos que el chorro se lleva el exceso de impulso angular del material del centro del disco, lo cual permite a dicho material fluir hacia la protoestrella”, explica Paul Ho, también de ASIAA.

HH 212 es un sistema protoestelar cercano ubicado en Orión, a una distancia de aproximadamente 1.300 años luz de la Tierra. La protoestrella central es muy joven, pues tiene apenas 40.000 años (cerca de 10 millonésimos de la edad del Sol) y una masa equivalente a una quinta parte de la masa del Sol. Las observaciones hechas recientemente por ALMA en longitudes de onda submilimétricas detectaron un disco de acreción que alimenta la protoestrella central. El disco está casi de perfil y tiene un radio de unas 60 UA. Una característica interesante es que tiene una prominente franja oscura ecuatorial atrapada entre dos áreas más luminosas que le confieren un aspecto de “hamburguesa espacial”.

Imagen 2. Representación en 3D de un chorro giratorio expulsado por un disco de acreción que alimenta la protoestrella central. Izquierda: el chorro gira en sentido de las flechas, con la parte azul acercándose a nosotros y la parte roja alejándose. En el disco, la zona azul es más fría que la naranja. Derecha: acercamiento del centro del disco de acreción, donde se muestran los posibles procesos de acreción y expulsión de chorros cerca de la protoestrella. Los resultados obtenidos indican que el chorro es lanzado a unas 0,05 UA en el sentido de las flechas verdes. El chorro se lleva el exceso de impulso angular, lo cual permite al material del disco fluir hacia la protoestrella en el sentido de las flechas azules. En los modelos actuales el chorro es hueco, y se necesita una resolución mayor para poder confirmarlo. Créditos: Lee, C.-F. 

La protoestrella central expulsa un poderoso chorro bipolar. En las observaciones hechas anteriormente con una resolución espacial de 140 UA no habían permitido confirmar el movimiento giratorio del chorro. Ahora, con ALMA configurado a una resolución de 8 UA (cerca de 17 veces superior), se obtuvo una imagen más detallada de la parte interna del chorro, a 10 UA de la protostrella. Esto permitió detectar el movimiento giratorio que se esperaba. El impulso angular es tan pequeño que el chorro debe ser lanzado desde la parte más céntrica del disco, a unas 0,05 UA de la protoestrella, lo cual coincide con los modelos actuales.

Créditos: Lee, C.-F.

De este nuevo hallazgo se desprende que el chorro quita parte del impulso angular (impulso giratorio) del material de la zona más céntrica del disco de acreción (la “hamburguesa espacial”), que gira alrededor de la protoestrella. Este fenómeno reduce la rotación de dicho material y le permite alimentar la protoestrella central.

Estas observaciones abren la fascinante posibilidad de detectar y medir los pequeños discos que rodean las protoestrellas mediante la obtención de imágenes de alta resolución con ALMA, que permiten acotar considerablemente las teorías sobre la formación de estos discos. Asimismo, estas observaciones también allanan el camino para detectar movimientos giratorios en otros tipos de objeto, como los núcleos activos de galaxias, donde podrían desempeñar el mismo papel en la disminución del impulso angular.

Información adicional.
ALMA también obtuvo una imagen clara de la rotación de un jet de gas desde una protoestrella masiva (comunicado de prensa “ALMA escucha el grito de nacimiento de una joven estrella masiva” en el sitio web de ALMA).

Los hallazgos de esta investigación se presentan en un artículo titulado “A rotating protostellar jet launched from the innermost disk of HH 212” (‘Chorro protoestelar giratorio lanzado por el disco más céntrico de HH 212’), de Lee et al., que se publicará en la revista Nature Astronomy.

Los miembros del equipo de investigación son:
El equipo está formado por Chin-Fei Lee (ASIAA, Taiwán; Universidad Nacional de Taiwán), Paul T. P. Ho (ASIAA, Taiwán; East Asian Observatory), Naomi Hirano (ASIAA, Taiwán), Qizhou Zhang (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, EE. UU.) y Hsien Shang (ASIAA, Taiwán).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Publicado en ALMA el 12 de junio del 2.107.

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