SOFIA permite una primera mirada clara a la región de formación de estrellas Westerlund 2

Los investigadores obtuvieron la primera imagen clara de un paso en la formación de estrellas utilizando el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, o SOFIA, un programa a largo plazo llamado FEEDBACK.

Una imagen en color de las emisiones en RCW 49, la región de formación estelar de Westerlund 2. Crédito: Tiwari et al.

Usando el receptor alemán para astronomía en frecuencias de Terahertz, o GREAT, en una de sus configuraciones avanzadas llamada upGREAT, el programa FEEDBACK de SOFIA permitió obtener información de alta resolución en la región de formación de estrellas llamada Westerlund 2, una de las regiones de formación de estrellas más brillantes y masivas. en la Vía Láctea. Cuando las estrellas masivas comienzan a formarse, emiten grandes cantidades de protones, electrones y átomos pesados, que en conjunto se denominan vientos estelares. En casos extremos, los vientos estelares pueden crear burbujas de gas y plasma caliente en las nubes circundantes.

Maitraiyee Tiwari, investigadora postdoctoral, así como su equipo de la Universidad de Maryland, analizaron el cúmulo de estrellas Westerlund 2 y encontraron que el cúmulo está rodeado por una de estas burbujas de gas caliente en expansión. También identificaron el origen de esta burbuja, su tamaño y la energía que impulsa su expansión. Los resultados se publicaron recientemente en The Astrophysical Journal.

Tiwari y su equipo crearon la imagen detallada de Westerlund 2 midiendo la radiación emitida por el cúmulo de estrellas en todo el espectro electromagnético, desde rayos X de alta energía hasta ondas de radio de baja energía. Los datos anteriores en las longitudes de onda de radio y submilimétricas no mostraron ni la burbuja ni cómo se expandió hacia el gas circundante.

Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de NASA / ESA del cúmulo Westerlund 2 y sus alrededores se ha publicado para celebrar el 25 aniversario del Hubble en órbita y un cuarto de siglo de nuevos descubrimientos, imágenes asombrosas y ciencia sobresaliente. La región central de la imagen, que contiene el cúmulo de estrellas, combina los datos de luz visible tomados por la Cámara avanzada para encuestas y las exposiciones de infrarrojo cercano tomadas por la Cámara de campo amplio 3. La región circundante está compuesta por observaciones de luz visible tomadas por la Cámara avanzada para encuestas. Crédito: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI / AURA), A. Nota (ESA / STScI) y Westerlund 2 Science Team Las observaciones originales de Westerlund 2 fueron obtenidas por el equipo científico: 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). El equipo de Hubble Heritage realizó observaciones de seguimiento: Zoltan Levay (STScI), Max Mutchler, Jennifer Mack, Lisa Frattare, Shelly Meyett, Mario Livio, Carol Christian (STScI / AURA) y Keith Noll (NASA / GSFC).

Las mediciones más importantes del estudio actual incluyen los datos del infrarrojo lejano sobre carbono ionizado a una longitud de onda de 157 µm, que actualmente solo se puede observar con SOFIA. Debido al movimiento de expansión de la burbuja, la longitud de onda de esta línea se estira o comprime ligeramente, lo que conduce a un llamado desplazamiento hacia el rojo o el azul, dependiendo de si la burbuja se está alejando de la tierra o hacia ella. Basándose en este cambio de longitud de onda, Tiwari y sus colegas pudieron determinar cómo se está expandiendo la burbuja. Combinado con las mediciones del resto del espectro electromagnético, da como resultado una vista 3D del viento estelar alrededor de Westerlund 2.

Los investigadores también encontraron evidencia de la formación de nuevas estrellas en la región envolvente de esta burbuja. Según sus hallazgos, la burbuja se rompió hace aproximadamente un millón de años, liberando plasma caliente y ralentizando la expansión de su envoltura. Sin embargo, después de otros doscientos mil a trescientos mil años, otra estrella particularmente brillante, llamada estrella Wolf-Rayet, se desarrolló en Westerlund 2, y sus fuertes vientos reestimularon la burbuja, lo que hizo que el proceso de expansión y formación estelar comenzara una vez más.

Las estrellas, aunque menos masivas, seguirán naciendo en este caparazón durante mucho tiempo.

SOFIA, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, es un avión Boeing 747SP modificado para transportar un telescopio de 106 pulgadas de diámetro. Es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, DLR. El Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California administra el programa SOFIA, las operaciones científicas y misioneras en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA (DSI) en la Universidad de Stuttgart. El avión se mantiene y opera desde el Edificio 703 del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, en Palmdale, California. El instrumento HAWC + fue desarrollado y entregado a la NASA por un equipo de varias instituciones dirigido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California.

Los investigadores tienen como objetivo comprender los procesos primarios que impulsan y regulan la formación de estrellas, y cómo estos procesos difieren entre las diferentes regiones de formación de estrellas. Hasta ahora, parece que la expansión siempre está ahí, pero puede diferir en diferentes regiones de formación estelar.

• Publicado en NASA-SOFIA el 13 de septiembre del 2021, enlace publicación.