RCW 36: Los astrónomos ven el autocontrol estelar en acción

Muchos factores pueden limitar el tamaño de un grupo, incluidos los externos sobre los que los miembros no tienen control. Sin embargo, los astrónomos han descubierto que los grupos de estrellas en ciertos entornos pueden regularse a sí mismos.

Un estudio de RCW 36, una gran nube de hidrógeno ionizado, muestra que las estrellas en un cúmulo pueden limitar la cantidad de estrellas nuevas que se forman cuando los miembros más grandes y brillantes expulsan la mayor parte del gas del sistema, lo que ralentiza drásticamente el nacimiento de estrellas. Estas imágenes de RCW 36 incluyen rayos X de Chandra y datos infrarrojos de Herschel. Los datos de los telescopios SOFIA y APEX también se utilizaron en el estudio. Los rayos X de Chandra revelan gas muy caliente cerca del centro del cúmulo y cerca de los bordes de la imagen. Crédito: rayos X: NASA/CXC/Ames Research Center/L. Bonne et al.; Infrarrojo: ESA/NASA.JPL-Caltech/Herschel Space Observatory/JPL/IPAC

Un nuevo estudio ha revelado estrellas en un cúmulo que tienen "autocontrol", lo que significa que solo permiten que crezca un número limitado de estrellas antes de que los miembros más grandes y brillantes expulsen la mayor parte del gas del sistema. Este proceso debería ralentizar drásticamente el nacimiento de nuevas estrellas, lo que se alinearía mejor con las predicciones de los astrónomos sobre la rapidez con la que se forman las estrellas en los cúmulos.

Este estudio combina datos de varios telescopios, incluido el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el ahora retirado Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) de la NASA, el telescopio APEX (Experimento Atacama Pathfinder) y el telescopio Herschel retirado de la ESA (Agencia Espacial Europea).

El objetivo de las observaciones fue RCW 36, una gran nube de gas llamada región HII (pronunciada "H-dos") compuesta principalmente de átomos de hidrógeno que han sido ionizados, es decir, despojados de sus electrones. Este complejo de formación de estrellas se encuentra en la Vía Láctea, a unos 2.900 años luz de la Tierra. Los datos infrarrojos de Herschel se muestran en rojo, naranja y verde, y los datos de rayos X en azul, con fuentes puntuales en blanco. El norte está a 32 grados a la izquierda de la vertical.

RCW 36 contiene un cúmulo de estrellas jóvenes y dos cavidades, o vacíos, excavados en el gas de hidrógeno ionizado, que se extienden en direcciones opuestas. También hay un anillo de gas que envuelve el grupo entre las cavidades, formando una cintura alrededor de las cavidades en forma de reloj de arena. Estas características están etiquetadas en la imagen.

Imagen etiquetada, de rayos X e infrarroja de RCW 36 (Crédito: X-ray: NASA/CXC/Ames Research Center/L. Bonne et al.; Infrarrojos: ESA/NASA.JPL-Caltech/Herschel Space Observatory/JPL/IPAC) )

El gas caliente con una temperatura de unos dos millones de Kelvin (3,6 millones de grados Fahrenheit), que irradia en rayos X detectados por Chandra, se concentra cerca del centro de RCW 36, cerca de las dos estrellas más calientes y masivas del cúmulo. Estas estrellas son una fuente importante del gas caliente. Gran parte del resto del gas caliente se encuentra fuera de las cavidades, después de haberse filtrado por los bordes de las cavidades. Los datos de SOFIA y APEX muestran que el anillo contiene gas frío y denso (con temperaturas típicas de 15 a 25 Kelvin, o alrededor de -430 a -410 grados Fahrenheit) y se está expandiendo a una velocidad de 2000 a 4000 millas por hora.

Los datos de SOFIA muestran que en el perímetro de ambas cavidades hay capas de gas frío que se expanden a unas 10.000 millas por hora, probablemente impulsadas hacia afuera por la presión del gas caliente observado con Chandra. El gas caliente, más la radiación de las estrellas en el cúmulo, también ha limpiado cavidades aún más grandes alrededor de RCW 36, formando una estructura de muñeca rusa. Estas características están etiquetadas en una imagen de Herschel que cubre un área más grande, que también muestra el campo de visión de Chandra y las otras estructuras descritas aquí. Los niveles de intensidad de esta imagen se han ajustado para mostrar las cavidades más grandes con la mayor claridad posible, lo que hace que gran parte de las regiones internas cercanas a las cavidades del RCW 36 estén saturadas. El norte es vertical en esta imagen.

Imagen infrarroja etiquetada de campo amplio de RCW 36 (Crédito: NASA/JPL-Caltech, Observatorio espacial Herschel)

Los investigadores también ven evidencia de los datos SOFIA de que RCW 36 expulsa gas frío alrededor del anillo a velocidades aún más altas de aproximadamente 30,000 millas por hora, con el equivalente a 170 masas terrestres por año expulsadas.

Las velocidades de expansión de las diferentes estructuras descritas aquí y la tasa de eyección de masa muestran que la mayor parte del gas frío dentro de unos tres años luz del centro de la región HII puede ser expulsado en 1 millón a 2 millones de años. Esto eliminará la materia prima necesaria para formar estrellas, suprimiendo su nacimiento continuo en la región. Los astrónomos llaman a este proceso en el que las estrellas pueden regularse a sí mismas "retroalimentación estelar". Resultados como este nos ayudan a comprender el papel que juega la retroalimentación estelar en el proceso de formación estelar.

Un artículo que describe estos resultados apareció en la edición del 20 de agosto de The Astrophysical Journal y está disponible en línea. Los autores son Lars Bonne (NASA Ames Research Center), Nicola Schneider (Universidad de Colonia, Alemania), Pablo García (Academia de Ciencias de China), Akanksha Bij (Queen's University, Canadá), Patrick Broos (Penn State), Laura Fissel ( Queen's University), Rolf Guesten (Instituto Max Planck de Radioastronomía, Alemania), James Jackson (NASA Ames), Robert Simon (Universidad de Colonia), Leisa Townsley (Penn State), Annie Zavagno (Universidad Aix Marseille, Francia), Rebeca Aladro (Instituto Max Planck de Radioastronomía), Christof Buchbender (Universidad de Colonia), Cristian Guevara (Universidad de Colonia), Ronan Higgins (Universidad de Colonia), Arshia Maria Jacob (Instituto Max Planck de Radioastronomía), Slawa Kabanovic (Universidad de Colonia), Ramsey Karim (Universidad de Maryland), Archana Soam (NASA Ames), Jurgen Stutzki (Universidad de Colonia), Maitraiyee Tiwari (Universidad de Maryland), Freidrich Wyrowski (Instituto Max Planck de Radioastronomía) y Alexander Tielens ( universidad y de Maryland).

El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

SOFIA era un avión Boeing 747SP modificado para llevar un telescopio reflector. El observatorio fue un proyecto conjunto de la NASA y la Agencia Espacial Alemana en DLR.

Crédito de rayos X: NASA/CXC/Ames Research Center/L. Bonne et al.; Infrarrojo: ESA/NASA.JPL-Caltech/Herschel Space Observatory/JPL/IPAC

• Publicado en Chandra el 29 de noviembre del 2022, enlace publicación.