Cada protoestrella está rodeada por un pequeño disco de gas y están incrustadas en el disco más grande. Ambas protoestrellas expulsan salidas de gas molecular, mientras que una emana un chorro colimado que choca con el gas circundante y crea puntos brillantes a lo largo de la corriente. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)
Uso de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), los astrónomos vieron un par de estrellas bebés masivas creciendo en una sopa cósmica salada. Cada estrella está envuelta por un disco gaseoso que incluye moléculas de cloruro de sodio, comúnmente conocido como sal de mesa, y vapor de agua caliente. Al analizar las emisiones de radio de la sal y el agua, el equipo descubrió que los discos giran en sentido contrario. Esta es la segunda detección de sal alrededor de estrellas jóvenes masivas, y promete que la sal es un marcador excelente para explorar los alrededores inmediatos de estrellas bebés gigantes.
Hay estrellas de diferentes masas en el Universo. Los más pequeños solo tienen una décima parte de la masa del Sol, mientras que los más grandes tienen 10 veces o más masa que el Sol. Independientemente de la masa, todas las estrellas se forman en nubes cósmicas de gas y polvo. Los astrónomos han estudiado con entusiasmo los orígenes de las estrellas, sin embargo, el proceso de formación de estrellas masivas aún está velado. Esto se debe a que los sitios de formación de estrellas masivas están ubicados más lejos de la Tierra, y las estrellas bebés masivas están rodeadas por nubes masivas con estructuras complicadas. Estos dos hechos impiden que los astrónomos obtengan vistas claras de las estrellas jóvenes masivas y sus sitios de formación.
Un equipo de astrónomos dirigido por Kei Tanaka en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón utilizó el poder de ALMA para investigar el entorno donde se están formando estrellas masivas. Observaron el binario joven masivo IRAS 16547-4247. El equipo detectó emisiones de radio de una amplia variedad de moléculas. En particular, el cloruro de sodio (NaCl) y el agua caliente (H2O) se encuentran asociados en las inmediaciones de cada estrella, es decir, el disco circunestelar. Por otro lado, otras moléculas como el cianuro de metilo (CH3CN), que se ha observado comúnmente en estudios previos de estrellas jóvenes masivas, se detectaron más lejos, pero no trazan bien las estructuras en las proximidades de las estrellas.
Los diferentes colores muestran las diferentes distribuciones de partículas de polvo (amarillo), cianuro de metilo (CH3CN, rojo), sal (NaCl, verde) y vapor de agua caliente (H2O, azul). Las inserciones inferiores son las vistas en primer plano de cada componente. El polvo y el cianuro de metilo se distribuyen ampliamente alrededor del binario, mientras que la sal y el vapor de agua se concentran en el disco alrededor de cada protoestrella. En la imagen de campo amplio, los chorros de una de las protoestrellas, que se ven como varios puntos en la imagen de arriba, se muestran en azul claro. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Tanaka et al.
“El cloruro de sodio nos es familiar como sal de mesa, pero no es una molécula común en el Universo”, dice Tanaka. “Esta fue solo la segunda detección de cloruro de sodio alrededor de estrellas jóvenes masivas. El primer ejemplo fue alrededor de Orion KL Source I, pero esa es una fuente tan peculiar que no estábamos seguros de si la sal es adecuada para ver discos de gas alrededor de estrellas masivas. Nuestros resultados confirmaron que la sal es en realidad un buen marcador. Dado que las estrellas bebés ganan masa a través de los discos, es importante estudiar el movimiento y las características de los discos para comprender cómo crecen las estrellas bebés “.
Una investigación más profunda de los discos muestra una pista interesante sobre el origen del par. “Encontramos una señal tentativa de que los discos están girando en direcciones opuestas”, explica Yichen Zhang, investigador de RIKEN. Si las estrellas nacen como gemelas en un gran disco gaseoso común, entonces, naturalmente, los discos giran en la misma dirección. “La contrarrotación de los discos puede indicar que estas dos estrellas no son gemelas reales, sino un par de extrañas que se formaron en nubes separadas y se emparejaron más tarde”. Las estrellas masivas casi siempre tienen algunas compañeras, por lo que es fundamental investigar el origen de los sistemas binarios masivos. El equipo espera que una mayor observación y análisis proporcionen información más confiable sobre los secretos de su nacimiento.
La presencia de vapor de agua caliente y cloruro de sodio, que fueron liberados por la destrucción de partículas de polvo, sugiere la naturaleza dinámica y caliente de los discos alrededor de las estrellas bebés masivas. Curiosamente, las investigaciones de meteoritos indican que el disco del proto-sistema solar también experimentó altas temperaturas en las que se evaporaron las partículas de polvo. Los astrónomos podrán rastrear bien estas moléculas liberadas de las partículas de polvo utilizando el Very Large Array de próxima generación, actualmente en planificación. El equipo anticipa que incluso pueden obtener pistas para comprender el origen de nuestro Sistema Solar mediante el estudio de discos calientes con cloruro de sodio y vapor de agua caliente.
Las estrellas bebé IRAS 16547-4247 se encuentran a 9500 años luz de distancia en la constelación de Escorpio. Se estima que la masa total de las estrellas es 25 veces la masa del Sol, rodeadas por una nube gigantesca con la masa de 10,000 soles.
Referencia: “Compuestos de sal, agua caliente y silicio que trazan discos gemelos masivos” por Kei EI Tanaka, Yichen Zhang, Tomoya Hirota, Nami Sakai, Kazuhito Motogi, Kengo Tomida, Jonathan C. Tan, Viviana Rosero, Aya E. Higuchi, Satoshi Ohashi, Mengyao Liu y Koichiro Sugiyama, 25 de agosto de 2020, Cartas de revistas astrofísicas.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abadfc
Los miembros del equipo de investigación son:
Kei EI Tanaka (Observatorio Astronómico Nacional de Japón / Universidad de Osaka), Yichen Zhang (RIKEN), Tomoya Hirota (Observatorio Astronómico Nacional de Japón / SOKENDAI), Nami Sakai (RIKEN), Kazuhito Motogi (Universidad de Yamaguchi), Kego Tomida (Universidad de Tohoku) / Universidad de Osaka), Jonathan C. Tan (Universidad Tecnológica de Chalmers/ Universidad de Virginia), Viviana Rosero (Observatorio Nacional de Radioastronomía), Aya E. Higuchi (Observatorio Astronómico Nacional de Japón), Satoshi Ohashi (RIKEN), Mengyao Liu (Universidad de Virginia) y Koichiro Sugiyama (Instituto Nacional de Investigación Astronómica de Tailandia / Observatorio Astronómico Nacional de Japón)
Esta investigación fue apoyada por JSPS KAKENHI (No. JP19H05080, 19K14760, 19K14774, 17K05398, 19H05082, 19H01937, 16H05998, 17KK0091, 18H05440, 20K14533), Beca NAOJ ALMA Scientific Research Grants (No. 2017-05A del proyecto), ERC 2017-04522, y el Programa Especial de Investigadores Postdoctorales RIKEN.
Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación del Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST) en Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) en Taiwán y el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencias Espaciales (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA están a cargo de ESO en nombre de sus Estados miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI), en nombre de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO) proporciona el liderazgo y la gestión unificados de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.
Notas
- El Very Large Array (ngVLA) de próxima generación es un proyecto para construir un gran conjunto de radiotelescopios en los Estados Unidos, dirigido por el Observatorio Nacional de Radioastronomía de los Estados Unidos. Se espera que el ngVLA haga contribuciones significativas a varios temas de investigación, incluida la formación de planetas, la química interestelar, la evolución de las galaxias, los púlsares y la astronomía de múltiples mensajeros.
