El telescopio Webb de la NASA observa más profundamente la misteriosa Nebulosa de la Llama
La Nebulosa de la Llama, ubicada a unos 1400 años luz de la Tierra, es un foco de formación estelar con menos de un millón de años de antigüedad. Dentro de la Nebulosa de la Llama, hay objetos tan pequeños que sus núcleos nunca podrán fusionar hidrógeno como estrellas completas: las enanas marrones.
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| Este collage de imágenes de la Nebulosa de la Llama muestra una imagen en el infrarrojo cercano tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA a la izquierda, mientras que los dos recuadros a la derecha muestran la imagen en el infrarrojo cercano tomada por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Gran parte del gas y polvo oscuros y densos, así como las nubes blancas circundantes en la imagen del Hubble, se han despejado en las imágenes del Webb, lo que nos permite ver una nube más translúcida, atravesada por los objetos que producen luz infrarroja en su interior: estrellas jóvenes y enanas marrones. Los astrónomos utilizaron el Webb para realizar un censo de los objetos de menor masa dentro de esta región de formación estelar. La imagen del Hubble, a la izquierda, representa la luz en longitudes de onda de 1,05 micras (filtro F105W) como azul, 1,3 micras (F130N) como verde y 1,39 micras (F139M) como roja. Las dos imágenes del Webb, a la derecha, representan la luz en longitudes de onda de 1,15 micras y 1,4 micras (filtros F115W y F140M) como azul, 1,82 micras (F182M) como verde, 3,6 micras (F360M) como naranja y 4,3 micras (F430M) como roja. Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Michael Meyer (Universidad de Michigan), Matthew De Furio (UT Austin), Massimo Robberto (STScI), Alyssa Pagan (STScI) |
Las enanas marrones, a menudo llamadas "estrellas fallidas", con el tiempo se vuelven muy tenues y mucho más frías que las estrellas. Estos factores dificultan, si no imposibilitan, su observación con la mayoría de los telescopios, incluso a distancias cósmicamente cortas del Sol. Sin embargo, cuando son muy jóvenes, aún son relativamente más cálidas y brillantes, y por lo tanto, más fáciles de observar a pesar del denso polvo y gas que oscurece y compone la Nebulosa de la Llama.
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA puede penetrar esta densa y polvorienta región y observar el tenue resplandor infrarrojo de las enanas marrones jóvenes. Un equipo de astrónomos aprovechó esta capacidad para explorar el límite inferior de masa de las enanas marrones dentro de la Nebulosa de la Llama. El resultado, descubrieron, fueron objetos flotantes de aproximadamente dos a tres veces la masa de Júpiter, aunque su sensibilidad era de hasta 0,5 veces la masa de Júpiter.
El objetivo de este proyecto era explorar el límite fundamental de baja masa del proceso de formación de estrellas y enanas marrones. Con el Webb, podemos sondear los objetos más tenues y de menor masa, afirmó el autor principal del estudio, Matthew De Furio, de la Universidad de Texas en Austin.
Fragmentos más pequeños
El límite de baja masa que buscaba el equipo se establece mediante un proceso llamado fragmentación. En este proceso, las grandes nubes moleculares, de las que se originan tanto estrellas como enanas marrones, se fragmentan en unidades cada vez más pequeñas, o fragmentos.
La fragmentación depende en gran medida de varios factores, siendo el equilibrio entre la temperatura, la presión térmica y la gravedad uno de los más importantes. Más específicamente, a medida que los fragmentos se contraen bajo la fuerza de la gravedad, sus núcleos se calientan. Si un núcleo es lo suficientemente masivo, comenzará a fusionar hidrógeno. La presión externa creada por dicha fusión contrarresta la gravedad, deteniendo el colapso y estabilizando el objeto (entonces conocido como estrella). Sin embargo, los fragmentos cuyos núcleos no son lo suficientemente compactos y calientes como para quemar hidrógeno continúan contrayéndose mientras irradian su calor interno.
“El enfriamiento de estas nubes es importante porque, si tienen suficiente energía interna, combatirán la gravedad”, afirma Michael Meyer, de la Universidad de Michigan. “Si las nubes se enfrían eficientemente, colapsan y se desintegran”.
La fragmentación se detiene cuando un fragmento se vuelve lo suficientemente opaco como para reabsorber su propia radiación, deteniendo así el enfriamiento y previniendo un mayor colapso. Las teorías situaban el límite inferior de estos fragmentos entre una y diez masas de Júpiter. Este estudio reduce significativamente ese rango, ya que el censo del Webb contabilizó fragmentos de diferentes masas dentro de la nebulosa.
Como se ha observado en numerosos estudios previos, a medida que se desciende a masas menores, se detectan más objetos de hasta diez veces la masa de Júpiter. En nuestro estudio con el Telescopio Espacial James Webb, nuestra sensibilidad es de hasta 0,5 veces la masa de Júpiter, y encontramos cada vez menos objetos a medida que se desciende por debajo de diez veces la masa de Júpiter, explicó De Furio. Encontramos menos objetos con cinco masas de Júpiter que con diez, y muchos menos objetos con tres masas de Júpiter que con cinco. En realidad, no encontramos objetos con masas inferiores a dos o tres masas de Júpiter, y esperamos verlos si están allí, por lo que nuestra hipótesis es que este podría ser el límite mismo.
Meyer añadió: «Por primera vez, Webb ha podido explorar hasta ese límite y más allá. Si ese límite es real, no debería haber ningún objeto con la masa de un Júpiter flotando libremente en nuestra galaxia, la Vía Láctea, a menos que se formaran como planetas y luego fueran expulsados de un sistema planetario».
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| Esta imagen en el infrarrojo cercano de una porción de la Nebulosa de la Llama, tomada por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, destaca tres objetos de baja masa, que se ven en los recuadros de la derecha. Estos objetos, mucho más fríos que las protoestrellas, requieren la sensibilidad de los instrumentos del Webb para detectarlos. Estos objetos se estudiaron como parte de un esfuerzo para explorar el límite inferior de masa de las enanas marrones dentro de la Nebulosa de la Llama. Las imágenes Webb representan la luz en longitudes de onda de 1,15 micrones y 1,4 micrones (filtros F115W y F140M) como azul, 1,82 micrones (F182M) como verde, 3,6 micrones (F360M) como naranja y 4,3 micrones (F430M) como rojo. Crédito: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Michael Meyer (Universidad de Michigan) |
Construyendo sobre el legado del Hubble
Las enanas marrones, dada la dificultad de encontrarlas, ofrecen una gran cantidad de información, especialmente para la formación estelar y la investigación planetaria, dadas sus similitudes con estrellas y planetas. El Telescopio Espacial Hubble de la NASA lleva décadas buscando estas enanas marrones.
Aunque el Hubble no puede observar las enanas marrones de la Nebulosa de la Llama con una masa tan baja como la del Webb, fue crucial para identificar candidatos para estudios posteriores. Este estudio es un ejemplo de cómo el Webb tomó el relevo, décadas de datos del Hubble del Complejo de Nubes Moleculares de Orión, y permitió una investigación exhaustiva.
Es realmente difícil realizar este trabajo, observando enanas marrones de hasta diez masas de Júpiter desde la Tierra, especialmente en regiones como esta. Y contar con los datos del Hubble de los últimos 30 años aproximadamente nos permitió saber que esta es una región de formación estelar realmente útil para estudiar. Necesitábamos el Webb para poder estudiar este tema científico en particular, dijo De Furio.
“Es un gran avance en nuestra capacidad para comprender lo que ocurría desde el Hubble. El Webb realmente abre un mundo de posibilidades completamente nuevo para comprender estos objetos”, explicó el astrónomo Massimo Robberto, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial.
Este equipo continúa estudiando la Nebulosa de la Llama, utilizando las herramientas espectroscópicas del Webb para caracterizar mejor los diferentes objetos dentro de su capullo polvoriento.
“Existe una gran superposición entre los objetos que podrían ser planetas y los que son enanas marrones de masa muy baja”, afirmó Meyer. “Y ese es nuestro trabajo en los próximos cinco años: averiguar cuál es cuál y por qué”.
Estos resultados se han publicado en The Astrophysical Journal Letters .
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. El Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, observando más allá, hacia mundos distantes alrededor de otras estrellas, e investigando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Contacto con los medios
Instituto Científico del Telescopio Espacial Matthew Brown , Baltimore, Maryland
Instituto Científico del Telescopio Espacial Christine Pulliam , Baltimore, Maryland
Publicado en Webb Space Telescope el 10 de marzo del 2025, enlace publicación.
