¿Cómo se forma una estrella? - Consejo Consultivo de Ciencias | La Crónica de Hoy
Facebook Twitter Youtube Miércoles 07 de Marzo, 2018
¿Cómo se forma una estrella? | La Crónica de Hoy

¿Cómo se forma una estrella?

Consejo Consultivo de Ciencias

Estela Susana Lizano Soberón

En la actualidad sabemos que las estrellas se forman por el colapso gravitacional de un pequeño pedacito de nube y dentro de nubes moleculares gigantes que contienen cientos de miles de veces la masa del Sol. A inicios de la década de 1980 se descubrió que las estrellas jóvenes arrojan chorros de material hacia el espacio, en forma bipolar, que empujan y destruyen la nube materna. En su momento, este descubrimiento fue ­inesperado, dado que lo que se buscaba era evidencia del colapso gravitacional.

Este fenómeno fue una pieza clave en el proceso de formación de estrellas de baja masa, como el Sol. Aunque sin evidencia observacional, se creía que los flujos bipolares eran empujados por poderosos vientos de la estrella joven.

En este escrito me enfocaré a relatar la experiencia de mi trabajo doctoral en el descubrimiento del primer viento de una protoestrella, como fue el Sol en su juventud. La primera detección del poderoso viento de las estrellas en formación, permitió establecer las altísimas pérdidas de masa de este tipo de vientos y conocer sus condiciones físicas, como la composición, el grado de ionización y la temperatura. Con este descubrimiento propusimos la teoría del viento X, un mecanismo magnetocentrífugo que puede generar estos intensos vientos protoestelares.

La teoría concilió el proceso de pérdida de masa de la protoestrella con su acrecimiento de masa a través de un disco protoplanetario. Con este modelo propusimos la necesidad de la simultaneidad de la acreción y pérdida de masa de la protoestrella, pensamiento que a finales de los 80 fue visto con recelo por la comunidad científica y que después se estableció observacionalmente.

En este periodo, nuestro grupo en la Universidad de California en Berkeley propuso un esquema evolutivo para la formación de estrellas de baja masa que sintetizaba un gran conjunto de observaciones de estas estrellas. Una pieza clave en este esquema son los poderosos vientos protoestelares. Durante la última década del siglo XX, este proceso de formación estelar fue confrontado exhaustivamente con las observaciones y quedó establecido como el actual paradigma de la formación de estrellas de baja masa como el Sol.

En mi investigación doctoral, la cual trató de la formación de núcleos densos en nubes moleculares, cunas de las estrellas de baja masa como el Sol, estudié escritos sobre las propiedades de las estrellas jóvenes. Me enfoqué en el fenómeno de los flujos bipolares de alta velocidad. Los flujos están constituidos por material molecular arrojado por la estrella joven en dos chorros que se mueven en direcciones opuestas.

En ese tiempo se pensaba que estos flujos eran material de la nube arrastrado por fuertes vientos estelares eyectados por la protoestrella hacia dos polos opuestos. Los radioastrónomos, quienes estudiaban los detalles del proceso de formación estelar dentro de la nube materna, buscaban evidencia del colapso gravitacional de un pedacito de la nube para formar la estrella. En lugar de esto, encontraron evidencia de un viento estelar muy poderoso capaz de desplazar y destruir la nube materna.

Al inicio no se entendía cómo se formaban estas estrellas. Aunque desde un punto de vista teórico, los vientos estelares resolvían un problema grave, ya que, al empujar la nube, podían impedir que toda ella cayese sobre la estrella, originando un hoyo negro.

Había evidencia de que algo empujaba a los flujos moleculares y se presumía que eran vientos estelares. A pesar de haberlos buscado, éstos no se habían encontrado. Se creía que los vientos deberían ser neutros porque las estrellas jóvenes de baja masa, como el Sol, alcanzan temperaturas superficiales relativamente bajas (4000 k - 5000 k) por lo que no producen mucha radiación con suficiente energía para ionizar el hidrógeno. De manera contraria, las estrellas con 20 a 30 veces la masa del Sol tienen vientos totalmente ionizados cuya emisión se puede observar con relativa facilidad.

Los vientos atómicos de las protoestrellas tipo solar, deberían de emitir radiación en una transición hiperfina del átomo de hidrógeno en el cual el spin del electrón cambia de orientación. Esta transición es de baja energía y su longitud de onda es de 21 cm.

La idea de que debían existir los vientos estelares era muy atractiva, por lo que me pregunté por qué no los habían detectado. Realicé una revisión de las tasas de pérdida de masa que se esperaba que tuvieran los vientos estelares que empujan los flujos bipolares y estimé la emisión esperada.

Para las observaciones con radiotelescopios generalmente lo que interesa saber es la resolución angular del telescopio, esto es, la capacidad de resolver detalles de una fuente en el cielo y la sensitividad, en otras palabras, la mínima magnitud de la emisión que se puede observar.

Vale la pena explicar qué es un telescopio de Arecibo, es una enorme antena de radio de 305 m de diámetro que está colocada sobre un cráter en la Isla de Puerto Rico. Al realizar mis observaciones, en una pantalla del telescopio aparecía la línea de 21 cm de la fuente HH7-11, en donde se cree que hay una estrella joven de una masa solar. Pude ver que la línea de hidrógeno a 21 cm tenía un ala pequeñísima con velocidades de hasta 100 km/s.

Este gas atómico en las alas de la línea se estaba moviendo rapidísimo, a 360,000 km/h. Se trataba de la emisión de viento neutro que estábamos buscando. La emisión en el centro de la línea se debía a gas atómico de la nube a velocidad cercana a cero. Me pareció increíble que la señal de ese viento tan buscado fuera sólo un ala diminuta. Otra sorpresa fue que esperaba ver unas alas simétricas, correspondiendo al viento estelar lanzado en direcciones opuestas, una parte alejándose de nosotros y la otra acercándose.

El ala azul que por convención corresponde a velocidades negativas, acercándose a nosotros, presentaba una absorción que impedía ver el gas a alta velocidad. Después entendimos que esto se debía a que en el plano de la galaxia existen muchas nubes de hidrógeno rotando alrededor del centro de la galaxia las cuales atravesamos en la línea de vista hacia esta fuente.

Estas nubes confundían la emisión del ala azul del objeto que estábamos observando. Observamos esta fuente muchas horas para obtener una mejor señal a ruido; sin embargo, el ala roja no cambió mucho. Esto ya no importó porque habíamos descubierto una pieza clave en el proceso de la formación de las estrellas de baja masa, en otras palabras, la existencia de un viento muy intenso con una tasa de pérdida de masa 100 millones de veces mayor a la del Sol en la actualidad. Procesar los datos significa corregir la señal cruda por los efectos instrumentales que han sido calibrados previamente.

Con esto completamos un trabajo muy sólido en el que demostramos la existencia de estos vientos y sus condiciones físicas. Con estas observaciones aprendí que hay que tener fe en lo que se está buscando.

Investigadora del Centro de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM y miembro del Consejo Consultivo de Ciencias.

 

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