Detección única en su tipo en una nueva y sorprendente imagen del telescopio Webb

Por primera vez, la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del telescopio espacial James Webb de la NASA ha captado un fenómeno que los astrónomos llevaban mucho tiempo esperando captar directamente. En esta impresionante imagen de la Nebulosa de la Serpiente, el descubrimiento se sitúa en la zona norte (que se ve en la parte superior izquierda) de esta joven región cercana de formación estelar.

En esta imagen de la Nebulosa de la Serpiente tomada con la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del telescopio espacial James Webb de la NASA, los astrónomos encontraron una agrupación de chorros protoestelares alineados dentro de una pequeña región (la esquina superior izquierda). En la imagen del Webb, estos chorros están representados por rayas brillantes y grumosas que parecen rojas, que son ondas de choque del chorro que choca contra el gas y el polvo circundantes. La Nebulosa de la Serpiente, situada a 1.300 años luz de la Tierra, alberga un cúmulo particularmente denso de estrellas en formación reciente (de unos 100.000 años de antigüedad), algunas de las cuales acabarán creciendo hasta alcanzar la masa de nuestro Sol. Esta región ha sido el hogar de otros descubrimientos fortuitos, incluida la "sombra de murciélago" que se agita, y que recibió su nombre cuando los datos de 2020 del telescopio espacial Hubble de la NASA revelaron que la sombra del disco de formación planetaria de una estrella se agitaba o se desplazaba. Esta característica es visible en el centro de la imagen del Webb. A la derecha de la “sombra del murciélago” se encuentra otra característica intrigante: una grieta con forma de ojo, por la que parece como si una estrella estuviera atravesando el agujero. Sin embargo, los astrónomos dicen que las apariencias pueden engañar. Podría tratarse simplemente de gases de diferentes densidades superpuestos, de forma similar a lo que se ve en los famosos Pilares de la Creación. Y a la derecha de esa zona, una mancha extremadamente oscura podría ser un fenómeno similar. Este gas y polvo son tan densos en comparación con el resto de la región que no logran atravesarlos los rayos infrarrojos cercanos. Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI)

Los astrónomos han descubierto un intrigante grupo de erupciones protoestelares, que se forman cuando los chorros de gas que salen de las estrellas recién nacidas chocan con el gas y el polvo cercanos a gran velocidad. Normalmente, estos objetos tienen orientaciones variadas dentro de una misma región. Sin embargo, aquí están inclinados en la misma dirección y en el mismo grado, como el aguanieve que cae durante una tormenta. 

El descubrimiento de estos objetos alineados, posible gracias a la exquisita resolución espacial de Webb y su sensibilidad en longitudes de onda del infrarrojo cercano, está proporcionando información sobre los fundamentos de cómo nacen las estrellas.

“Los astrónomos han asumido durante mucho tiempo que, a medida que las nubes se colapsan para formar estrellas, las estrellas tenderán a girar en la misma dirección”, dijo el investigador principal Klaus Pontoppidan, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. “Sin embargo, esto no se había visto tan directamente antes. Estas estructuras alineadas y alargadas son un registro histórico de la forma fundamental en que nacen las estrellas”.

Entonces, ¿cómo se relaciona la alineación de los chorros estelares con la rotación de la estrella? A medida que una nube de gas interestelar se estrella contra sí misma para formar una estrella, gira más rápidamente. La única forma de que el gas continúe moviéndose hacia adentro es que se elimine parte del giro (conocido como momento angular). Se forma un disco de material alrededor de la estrella joven para transportar material hacia abajo, como un remolino alrededor de un desagüe. Los campos magnéticos giratorios en el disco interior lanzan parte del material en chorros gemelos que se disparan hacia afuera en direcciones opuestas, perpendiculares al disco de material.

En la imagen del Webb, estos chorros están representados por rayas brillantes y grumosas que aparecen en rojo y que son ondas de choque del chorro que choca con el gas y el polvo circundantes. Aquí, el color rojo representa la presencia de hidrógeno molecular y monóxido de carbono. 

Esta imagen del telescopio espacial James Webb de la NASA muestra una parte de la Nebulosa Serpens, donde los astrónomos descubrieron una agrupación de chorros protoestelares alineados. Estos chorros están representados por rayas brillantes y grumosas que parecen rojas, que son ondas de choque del chorro que choca con el gas y el polvo circundantes. Aquí, el color rojo representa la presencia de hidrógeno molecular y monóxido de carbono. Por lo general, estos objetos tienen orientaciones variadas dentro de una región. Sin embargo, aquí están inclinados en la misma dirección y en el mismo grado, como el aguanieve que cae durante una tormenta. Los investigadores dicen que el descubrimiento de estos objetos alineados, que fue posible gracias a la exquisita resolución espacial y sensibilidad en longitudes de onda del infrarrojo cercano del Webb, está proporcionando información sobre los fundamentos del nacimiento de las estrellas. Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI)

“Esta zona de la Nebulosa Serpens (Serpiente), Serpens Norte, sólo se ve claramente con el telescopio Webb”, dijo el autor principal Joel Green, del Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore. “Ahora podemos captar estas estrellas extremadamente jóvenes y sus emanaciones, algunas de las cuales anteriormente aparecían como simples manchas o eran completamente invisibles en longitudes de onda ópticas debido al espeso polvo que las rodeaba”.

Los astrónomos afirman que existen algunas fuerzas que pueden cambiar la dirección de los chorros durante este período de la vida de una estrella joven. Una de ellas es cuando las estrellas binarias giran unas alrededor de otras y se tambalean en su orientación, lo que modifica la dirección de los chorros con el tiempo.

Estrellas de la Serpens

La Nebulosa de la Serpiente, situada a 1.300 años luz de la Tierra, tiene tan solo uno o dos millones de años, lo que es muy joven en términos cósmicos. También alberga un cúmulo particularmente denso de estrellas recién formadas (de unos 100.000 años de antigüedad), que se ve en el centro de esta imagen. Algunas de estas estrellas con el tiempo alcanzarán la masa de nuestro Sol.

“Webb es una máquina de detección de objetos estelares jóvenes”, afirmó Green. “En este campo, detectamos señales de cada estrella joven, hasta las estrellas de menor masa”.

“Es una imagen muy completa la que estamos viendo ahora”, añadió Pontoppidan. 

Así, en toda la región de esta imagen, filamentos y jirones de diferentes tonalidades representan la luz reflejada por protoestrellas que aún se están formando dentro de la nube. En algunas zonas, hay polvo delante de ese reflejo, que aparece aquí con un tono naranja difuso.

Esta región ha sido el hogar de otros descubrimientos fortuitos, incluida la ondulante "sombra de murciélago", que recibió su nombre cuando los datos de 2020 del telescopio espacial Hubble de la NASA revelaron que el disco de formación planetaria de una estrella se agitaba o se movía. Esta característica es visible en el centro de la imagen del Webb.

Esta imagen muestra el centro de la Nebulosa Serpens vista por la cámara de infrarrojo cercano del telescopio espacial James Webb de la NASA (NIRCam). La Nebulosa de la Serpiente, situada a 1.300 años luz de la Tierra, alberga un cúmulo particularmente denso de estrellas recién formadas (de unos 100.000 años de antigüedad), algunas de las cuales acabarán creciendo hasta alcanzar la masa de nuestro Sol. La imagen de esta nebulosa tomada por el Webb reveló una agrupación de chorros protoestelares alineados (que se ven en la parte superior izquierda). Estos chorros están representados por rayas brillantes y grumosas que parecen rojas, que son ondas de choque del chorro que golpea el gas y el polvo circundantes. En esta imagen, a lo largo de toda la región, filamentos y jirones de diferentes tonos representan la luz reflejada de las protoestrellas que aún se están formando dentro de la nube. En algunas áreas, hay polvo frente a ese reflejo, que aparece aquí con un tono naranja y difuso. Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI)

Estudios futuros 

La nueva imagen y el descubrimiento fortuito de los objetos alineados es, en realidad, sólo el primer paso de este programa científico. El equipo utilizará ahora el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) del Webb para investigar la composición química de la nube.

Los astrónomos están interesados ​​en determinar cómo sobreviven los químicos volátiles a la formación de estrellas y planetas. Los volátiles son compuestos que se subliman, o pasan de un estado sólido directamente a un estado gaseoso, a una temperatura relativamente baja, incluyendo el agua y el monóxido de carbono. Luego compararán sus hallazgos con las cantidades encontradas en los discos protoplanetarios de estrellas de tipo similar.

“En su forma más básica, todos estamos hechos de materia que proviene de estos compuestos volátiles. La mayor parte del agua aquí en la Tierra se originó cuando el Sol era una protoestrella infantil hace miles de millones de años”, dijo Pontoppidan. “Observar la abundancia de estos compuestos críticos en las protoestrellas justo antes de que se formaran sus discos protoplanetarios podría ayudarnos a comprender cuán únicas eran las circunstancias cuando se formó nuestro propio sistema solar”.

Estas observaciones se realizaron como parte del programa General Observer 1611. Los resultados iniciales del equipo fueron aceptados para su publicación en el Astrophysical Journal.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, observa más allá de los mundos distantes alrededor de otras estrellas y explora las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).

Créditos

Contacto con los medios

Hannah Braun

Instituto Científico del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland

Christine Pulliam

Instituto Científico del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland

Enlaces y documentos relacionados

Recurso: El artículo científico de J. Green et al., PDF (7,91 MB) 

Publicado en Webb el 20 de junio del 2024, enlace publicación.