Un equipo internacional dirigido por investigadores del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica ASIAA ha utilizado una nueva técnica de imagen infrarroja para revelar momentos dramáticos en la formación de estrellas y planetas. Esto parece ocurrir cuando el material circundante cae hacia estrellas bebé muy activas, que luego se alimentan vorazmente mientras permanecen ocultos dentro de sus nubes de nacimiento. El equipo usó la cámara HiCIAO Instrumento de alto contraste para la óptica Subaru Next-Generation Adaptive Optics en el telescopio Subaru de 8 metros en Hawai para observar un conjunto deestrellas recién nacidas. Los resultados de su trabajo arrojan nueva luz sobre nuestra comprensión de cómo nacen las estrellas y los planetas.
El proceso del nacimiento de una estrella
Las estrellas nacen cuando las nubes gigantes de polvo y gas colapsan bajo la fuerza de su propia gravedad. Se cree que los planetas nacen casi al mismo tiempo que sus estrellas en el mismo disco de material. Sin embargo, todavía hay una serie demisterios sobre los procesos físicos detallados que ocurren cuando se forman las estrellas y los planetas.
Las colecciones gigantes de polvo y gas donde se forman las estrellas se llaman "nubes moleculares" porque están formadas principalmente por moléculas de hidrógeno y otros gases. Con el tiempo, la gravedad en las regiones más densas de estas nubes se acumula en el gas y el polvo circundantes., a través de un proceso llamado "acreción". A menudo se supone que este proceso es suave y continuo. Sin embargo, esta caída constante explica solo una pequeña fracción de la masa final de cada estrella que nace en la nube. Los astrónomos todavía están trabajando paraentienda cuándo y cómo se recoge el material restante durante el proceso de nacimiento de la estrella y el planeta.
Se sabe que algunas estrellas están asociadas con un frenesí repentino y violento de "alimentación" desde el interior de su vivero estelar. Cuando se glotonan sobre el material circundante, su luz visible aumenta muy repentina y dramáticamente, en un factor de aproximadamente cien.Estos brotes repentinos de brillo se denominan "arrebatos de FU Orionis" porque se descubrieron por primera vez hacia la estrella FU Orionis.
No se encuentra que muchas estrellas estén asociadas con tales explosiones, solo una docena de miles. Sin embargo, los astrónomos especulan que todas las estrellas bebés pueden experimentar tales explosiones como parte de su crecimiento. La razón por la que solo vemos arrebatos FU Ori hacia unpocas estrellas recién nacidas se deben simplemente a que son relativamente tranquilas la mayor parte del tiempo.
Una pregunta clave sobre esta misteriosa faceta del nacimiento estelar es "¿Cuáles son los mecanismos físicos detallados de estos estallidos?" La respuesta se encuentra en la región que rodea la estrella. Los astrónomos saben que los estallidos ópticos están asociados con un disco de material cerca de la estrella, llamado "disco de acreción". Se vuelve significativamente más brillante cuando el disco se calienta a temperaturas similares a las de los flujos de lava aquí en la Tierra alrededor de 700 a 1200 C o 1292 a 2182 F como el que fluye desde el área del volcán Kilauea enla isla de Hawai. Se han propuesto varios procesos como desencadenantes de tales arrebatos y los astrónomos los han estado investigando en las últimas décadas.
Encontrar un mecanismo para arrebatos de FU Ori
Un equipo internacional dirigido por los doctores Hauyu Baobab Liu e Hiro Takami, dos investigadores de ASIAA, utilizaron una nueva técnica de imagen disponible en el Telescopio Subaru para abordar este problema. La técnica - polarimetría de imagen con coronagrafía - tiene enormes ventajas paraimágenes de los entornos en los discos. En particular, su alta resolución angular y sensibilidad permiten a los astrónomos "ver" la luz del disco más fácilmente. ¿Cómo funciona esto?
El material circunestelar es una mezcla de gas y polvo. La cantidad de polvo es significativamente menor que la cantidad de gas en la nube, por lo que tiene poco efecto sobre el movimiento del material. Sin embargo, las partículas de polvo dispersan reflejan la luz dela estrella central, que ilumina todo el material circundante.La cámara HiCIAO montada en el telescopio Subaru de 8.2 metros, uno de los telescopios ópticos y de infrarrojo cercano NIR más grandes del mundo, es ideal para observar esta tenue luz circunestelar.Permitió al equipo observar con éxito cuatro estrellas experimentando arrebatos FU Ori.
Detalles de cuatro arrebatos de FU Ori
Las estrellas objetivo del equipo están ubicadas a 1,500-3,500 años luz de nuestro sistema solar. Las imágenes de estos recién nacidos arrebatados fueron sorprendentes y fascinantes, y nada parecido a nada observado previamente alrededor de estrellas jóvenes. Tres tienen colas inusuales. Una muestra un "brazo", una característica creada por el movimiento del material alrededor de la estrella. Otra muestra características puntiagudas extrañas, que pueden ser el resultado de una explosión óptica que expulsa el gas y el polvo circunestelar. Ninguno de ellos coincide con una imagen de crecimiento constante. Más bien, muestran un desordeny ambiente caótico, muy parecido a un bebé humano comiendo comida.
Para comprender las estructuras observadas alrededor de estas estrellas recién nacidas, los teóricos del equipo estudiaron exhaustivamente uno de los varios mecanismos propuestos para explicar los estallidos de FU Ori. Sugiere que la gravedad en el gas circunestelar y las nubes de polvo crea estructuras complicadas que parecen crema al café.Estas colecciones de material de formas extrañas caen sobre la estrella a intervalos irregulares. El equipo también realizó más simulaciones por computadora para la luz dispersa del estallido. Aunque se requieren más simulaciones para hacer coincidir las simulaciones con las imágenes observadas, estas imágenes muestran que esto es prometedorexplicación de la naturaleza de los arrebatos de FU Ori.
Estudiar estas estructuras también puede revelar cómo nacen algunos sistemas planetarios. Los astrónomos saben que algunos exoplanetas planetas alrededor de otras estrellas se encuentran extremadamente lejos de sus estrellas centrales. A veces orbitan más de mil veces la distancia entre el Sol y la Tierray significativamente más grande que la órbita de Neptuno que es aproximadamente 30 veces la distancia entre el Sol y la Tierra. Estas distancias también son mucho más grandes que las órbitas explicadas por las teorías estándar de la formación de planetas. Simulaciones de estructuras circunestelares complicadas como las que se ven enlas opiniones de HiCIAO también predicen que algunos grupos densos en el material pueden convertirse en planetas gigantes gaseosos. Esto naturalmente explicaría la presencia de exoplanetas con órbitas tan grandes.
A pesar de estos nuevos y emocionantes resultados, aún queda mucho trabajo por hacer para comprender los mecanismos del nacimiento de la estrella y el planeta. Se necesitan comparaciones más detalladas entre la observación y la teoría. Observaciones adicionales, particularmente con el Gran Milímetro de Atacama /Submillimeter Array, profundizará nuestra mirada en el gas circunestelar y las nubes de polvo. El conjunto permite observaciones del polvo y el gas circundantes con una resolución y sensibilidad angular sin precedentes. Los astrónomos también planean construir telescopios significativamente más grandes que Subaru en las próximas décadas.incluyendo el Telescopio de treinta metros TMT y el Telescopio extremadamente grande europeo. Esto debería permitir estudios detallados de regiones muy cercanas a las estrellas recién nacidas.
Nota: la Unidad Astronómica UA es una unidad de distancia. 1 UA corresponde a la distancia promedio entre la Tierra y el Sol.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Observatorio Astronómico Nacional de Japón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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