El Hubble descubre que la "distancia" de las estrellas más brillantes es clave para preservar los discos primordiales.
El Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA se utilizó para realizar un estudio de tres años del cúmulo de estrellas Westerlund 2, abarrotado, masivo y joven. La investigación encontró que el material que rodea las estrellas cerca del centro del cúmulo está misteriosamente desprovisto de las nubes grandes y densas de polvo que se espera que se convierta en planetas en unos pocos millones de años. Su ausencia es causada por las estrellas más masivas y brillantes del cúmulo que erosionan y dispersan los discos de gas y polvo de las estrellas vecinas. Esta es la primera vez que los astrónomos analizan un cúmulo estelar extremadamente denso para estudiar qué entornos son favorables para la formación de planetas.
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| El cúmulo estelar Westerlund 2. Esta imagen muestra la pieza central brillante del homenaje del 25 aniversario de Hubble. Westerlund 2 es un cúmulo gigante de aproximadamente 3000 estrellas ubicado a 20 000 años luz de distancia en la constelación de Carina. La cámara de imágenes de infrarrojo cercano del Hubble atraviesa el velo polvoriento que envuelve el vivero estelar, brindando a los astrónomos una visión clara de la densa concentración de estrellas en el cúmulo central. Crédito: NASA, ESA, el Equipo del Patrimonio de Hubble (STScI / AURA), A. Nota (ESA / STScI) y el Equipo de Ciencias Westerlund 2. |
Este estudio en el dominio del tiempo de 2016 a 2019 buscó investigar las propiedades de las estrellas durante sus primeras fases evolutivas y rastrear la evolución de sus entornos circunestelares [1]. Dichos estudios se habían limitado previamente a las regiones de formación estelar de baja densidad más cercanas. Los astrónomos ahora han utilizado el telescopio espacial Hubble para extender esta investigación al centro de uno de los pocos grupos masivos jóvenes en la Vía Láctea, Westerlund 2, por primera vez.
Los astrónomos han descubierto que los planetas tienen dificultades para formarse en esta región central del cúmulo. Las observaciones también revelan que las estrellas en la periferia del cúmulo tienen inmensas nubes de polvo formadoras de planetas incrustadas en sus discos. Para explicar por qué algunas estrellas en Westerlund 2 tienen dificultades para formar planetas mientras que otras no, los investigadores sugieren que esto se debe en gran medida a la ubicación. Las estrellas más masivas y brillantes del cúmulo se congregan en el núcleo. Westerlund 2 contiene al menos 37 estrellas extremadamente masivas, algunas con un peso de hasta 100 masas solares. Su abrasadora radiación ultravioleta y vientos estelares similares a huracanes actúan como sopletes y erosionan los discos alrededor de las estrellas vecinas, dispersando las gigantescas nubes de polvo.
"Básicamente, si tienes estrellas monstruosas, su energía va a alterar las propiedades de los discos", explicó la investigadora principal Elena Sabbi, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, EE. UU. "Aún puede tener un disco, pero las estrellas cambian la composición del polvo en los discos, por lo que es más difícil crear estructuras estables que eventualmente conduzcan a planetas". Creemos que el polvo se evapora en 1 millón de años, o cambia de composición y tamaño tan drásticamente que los planetas no tienen los bloques de construcción para formarse ".
Westerlund 2 es un laboratorio único en el que estudiar procesos evolutivos estelares porque está relativamente cerca, es bastante joven y contiene una rica población estelar. El cúmulo reside en un caldo de cultivo estelar conocido como Gum 29, ubicado aproximadamente a 14 000 años luz de distancia en la constelación de Carina (The Ship’s Keel). La guardería estelar es difícil de observar porque está rodeada de polvo, pero la Wide Field Camera 3 de Hubble puede mirar a través del velo polvoriento con luz infrarroja cercana, lo que brinda a los astrónomos una visión clara del cúmulo. La aguda visión del Hubble se utilizó para resolver y estudiar la densa concentración de estrellas en el cúmulo central.
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| Región de formación estelar Gum 29. Esta imagen muestra la región de formación estelar Gum 29 que rodea el cúmulo estelar Westerlund 2. Esta es una sección de la nueva imagen del telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA de Westerlund 2 y sus alrededores, lanzada para celebrar el 25 aniversario del Hubble aniversario. Algunas de las estrellas más fuertes de Westerlund 2 están tallando cavidades profundas en el material que las rodea al desatar torrentes de luz ultravioleta y corrientes de partículas cargadas a alta velocidad, conocidas como vientos estelares. Estos están grabando la nube envolvente de gas hidrógeno en la que nacieron las estrellas y son responsables de las formas extrañas y maravillosas de las nubes de gas y polvo en esta imagen. Las estrellas más brillantes en esta imagen son estrellas en primer plano de la Vía Láctea no asociadas con Westerlund 2. Crédito: NASA, ESA, el Equipo de Herencia Hubble (STScI / AURA), A. Nota (ESA / STScI) y el Equipo de Ciencia Westerlund 2 |
"Con una edad de menos de dos millones de años, Westerlund 2 alberga a algunas de las estrellas jóvenes más masivas y calientes de la Vía Láctea", dijo el miembro del equipo Danny Lennon, del Instituto de Astrofísica de Canarias y la Universidad de La Laguna. . "Por lo tanto, el ambiente ambiental de este grupo es constantemente bombardeado por fuertes vientos estelares y radiación ultravioleta de estos gigantes que tienen masas de hasta 100 veces la del Sol".
Sabbi y su equipo descubrieron que de las casi 5000 estrellas en Westerlund 2 con masas entre 0,1 y 5 veces la masa del Sol, 1 500 de ellas muestran fluctuaciones dramáticas en su luminosidad, lo que comúnmente se acepta debido a la presencia de grandes estructuras polvorientas y planetesimales. El material en órbita bloquearía temporalmente parte de la luz de las estrellas, causando fluctuaciones en el brillo. Sin embargo, Hubble solo detectó la firma de partículas de polvo alrededor de las estrellas fuera de la región central. No detectaron estos descensos en el brillo de las estrellas que residen dentro de los cuatro años luz del centro.
"Creemos que son planetesimales o estructuras en formación", explicó Sabbi. “Estas podrían ser las semillas que eventualmente conducen a planetas en sistemas más evolucionados. Estos son los sistemas que no vemos cerca de estrellas muy masivas. Los vemos solo en sistemas fuera del centro ".
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| Westerlund 2: imagen del 25 aniversario del Hubble. Esta imagen del telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA del cúmulo Westerlund 2 y sus alrededores ha sido lanzada para celebrar el vigésimo quinto año en órbita del Hubble y un cuarto de siglo de nuevos descubrimientos, imágenes impresionantes y ciencia sobresaliente. La región central de la imagen, que contiene el cúmulo estelar, combina datos de luz visible tomados por la Cámara avanzada para encuestas y exposiciones al infrarrojo cercano tomadas por la Cámara de campo ancho 3. La región circundante se compone de observaciones de luz visible tomadas por la Cámara avanzada para encuestas. Crédito: NASA, ESA, el equipo de Hubble Heritage (STScI / AURA), A. Nota (ESA / STScI) y el equipo de ciencias Westerlund 2. El equipo científico obtuvo las observaciones originales de Westerlund 2: Antonella Nota (ESA / STScI), Elena Sabbi (STScI), Eva Grebel y Peter Zeidler (Astronomisches Rechen-Institut Heidelberg), Monica Tosi (INAF, Osservatorio Astronomico di Bologna) , Alceste Bonanos (Observatorio Nacional de Atenas, Instituto Astronómico), Carol Christian (STScI / AURA) y Selma de Mink (Universidad de Amsterdam). Las observaciones de seguimiento fueron realizadas por el equipo de Hubble Heritage: Zoltan Levay (STScI), Max Mutchler, Jennifer Mack, Lisa Frattare, Shelly Meyett, Mario Livio, Carol Christian (STScI / AURA) y Keith Noll (NASA / GSFC). |
Gracias a Hubble, los astrónomos ahora pueden ver cómo las estrellas se acumulan en entornos que son como el Universo temprano, donde los cúmulos estaban dominados por estrellas monstruosas. Hasta ahora, el entorno estelar cercano más conocido que contiene estrellas masivas es la región del nacimiento de estrellas en la Nebulosa de Orión. Sin embargo, Westerlund 2 es un objetivo más rico debido a su mayor población estelar.
"Westerlund 2 nos brinda estadísticas mucho mejores sobre cómo la masa afecta la evolución de las estrellas, qué tan rápido evolucionan, y vemos la evolución de los discos estelares y la importancia de la retroalimentación estelar para modificar las propiedades de estos sistemas", dijo Sabbi. "Podemos utilizar toda esta información para informar modelos de formación de planetas y evolución estelar".
Este grupo también será un excelente objetivo para las observaciones de seguimiento con el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA / ESA / CSA, un observatorio infrarrojo. Hubble ha ayudado a los astrónomos a identificar las estrellas que tienen posibles estructuras planetarias. Con el telescopio Webb, los investigadores podrán estudiar qué discos alrededor de las estrellas no acumulan material y qué discos aún tienen material que podría acumularse en los planetas. Webb también estudiará la química de los discos en diferentes fases evolutivas y observará cómo cambian, para ayudar a los astrónomos a determinar qué papel juega el medio ambiente en su evolución.
"Una conclusión importante de este trabajo es que la poderosa radiación ultravioleta de las estrellas masivas altera los discos alrededor de las estrellas vecinas", dijo Lennon. "Si esto se confirma con mediciones del telescopio espacial James Webb, este resultado también puede explicar por qué los sistemas planetarios son raros en los viejos cúmulos globulares masivos".
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| Cámara de campo amplio del Hubble 3. Esta foto muestra la cámara de campo amplio del Hubble 3 (WFC3) que se está probando antes de su lanzamiento. La cámara se instaló durante la Misión de Servicio 4 en mayo de 2009 y reemplazó la antigua Cámara Planetaria de Campo Ancho 2 (WFPC2). Crédito: NASA. |
Notas:
[1] Estas observaciones se realizaron bajo los programas de observación Hubble # 14087, # 15362 y # 15514.
Más información
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
El equipo internacional de astrónomos en este estudio está formado por E. Sabbi, M. Gennaro, J. Anderson, V. Bajaj, N. Bastian, JS Gallagher, III, M. Gieles, DJ Lennon, A. Nota, KC Sahu y P. Zeidler.
Crédito de la imagen: NASA, ESA, el Hubble Heritage Team (STScI / AURA), A. Nota (ESA / STScI) y el Westerlund 2 Science Team
Enlaces
Contactos
Elena Sabbi
Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial
Baltimore, MD, EE. UU.
Correo electrónico: sabbi@stsci.edu
Bethany Downer
ESA / Hubble, Oficial de Información Pública
Garching, Alemania
Correo electrónico: Bethany.Downer@partner.eso.org
• Publicado en Hubble el 28 de mayo del 2020, enlace publicación.
