"El nacimiento de los sistemas planetarios" (fragmento), de Susana Lizano
Como parte de la próxima sesión del ciclo "Noticias del Cosmos", El Colegio Nacional nos comparte un fragmento del discurso de ingreso de la astrónoma
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Susana Lizano, presidenta en turno de El Colegio Nacional.
En el marco de la nueva sesión del ciclo "Noticias del Cosmos", compartimos un fragmento del discurso de ingreso de la astrónoma Susana Lizano a El Colegio Nacional. La mesa, que se realizará en formato virtual este lunes de julio a las 6:00 p.m., donde se reflexionará sobre la materia oscura.
Cartelera de este lunes en El Colegio Nacional.
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Hoy en día se conoce muchísimo del proceso de la formación de las estrellas en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Éstas se forman dentro de nubes de polvo y gas, muy frías, llamadas “nubes moleculares”. Nuestra galaxia es una galaxia espiral. Se llama así porque tiene un gran disco de gas, polvo y estrellas, que rota alrededor del centro, en el cual las nubes moleculares se acomodan en espectaculares brazos espirales. Hoy se sabe que en el centro de la Vía Láctea hay un enorme hoyo negro con cuatro millones de veces la masa del Sol. Los patrones espirales se pueden observar en galaxias lejanas porque las estrellas nuevas iluminan los brazos de gas y polvo, tal como si fueran las perlas de un collar.
Dentro de estas nubes moleculares, que tienen miles de veces la masa del Sol, hay pequeños núcleos densos que son las cunas de las nuevas estrellas. Los núcleos se colapsan por su propia gravedad y forman en el centro una estrella o un grupo de estrellas rodeadas por discos de polvo y gas, los llamados “discos protoplanetarios”. Éstos se forman porque la nube materna tiene momento angular, es decir, tiene movimiento de rotación que impide que todo el gas caiga al centro. El material del disco gira alrededor de la estrella central, pero —debido a un proceso viscoso interno— también se mueve lentamente hacia el centro y alimenta a la estrella, lo cual aumenta su masa.
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Simultáneamente, en la interfase entre la estrella y el disco se eyecta un poderoso viento que, ayudado por un campo magnético, se lleva el momento angular del material del disco que pasa a incorporarse a la estrella. Este viento, llamado viento X por la morfología del punto de eyección, es imprescindible para que la estrella pueda recibir masa del disco sin alcanzar una velocidad de rotación de ruptura. La necesidad de tener al mismo tiempo acreción y eyección de masa fue propuesta por Frank Shu en Berkeley y se consideró una teoría temeraria en su época. Sin embargo, hoy en día se acepta como un hecho.
Este proceso dura unos cuantos millones de años hasta que el gas del disco es evaporado y barrido por la radiación y el viento estelar. El viento también empuja la nube materna en direcciones opuestas, lo cual produce los flujos moleculares de alta velocidad y las nebulosas chocadas llamadas “objetos Herbig-Haro”, que fueron las primeras señales que se encontraron de la formación estelar en el interior de las nubes. El colapso gravitacional del núcleo para formar las estrellas, que se buscó durante mucho tiempo, finalmente se pudo observar con interferómetros de radio que tienen una alta resolución espacial, ya que el material que posee alta velocidad de colapso es poco y está muy cerca de la estrella central.
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Otros elementos importantes en el proceso de la formación estelar son el campo magnético y la turbulencia […] Las nubes tienen también movimientos turbulentos supersónicos a gran escala, aunque éstos se vuelven subsónicos a pequeña escala. Estos dos ingredientes operan de manera compleja para producir la estructura interna de las nubes moleculares, en particular, los núcleos densos, cunas de las estrellas. En la actualidad, el estudio del proceso de la formación de las nubes moleculares, su estructura y su evolución es un área de investigación muy activa.
Antes se creía que el campo magnético de la nube sería simplemente arrastrado con el gas durante el colapso gravitacional para formar la estrella y el disco. Sin embargo, gracias a un resultado teórico inesperado se descubrió que gran parte del campo magnético debe disiparse durante el colapso porque, de lo contrario, se frenaría la rotación del gas. Esto no permitiría la formación del disco protoplanetario, ya que el gas caería directamente a la estrella central […] Un problema aún abierto es entender cómo se pierde el campo magnético durante el colapso gravitacional.
Susana Lizano es investigadora del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM, Campus Morelia y miembro de El Colegio Nacional.
Por último, los vientos estelares, que empujan el gas y los fotones ionizantes de las estrellas masivas que calientan el gas, acaban destruyendo la nube materna. Esto hace que el proceso de formación estelar sea ineficiente; es decir, únicamente una pequeña fracción del gas de las nubes moleculares, menos de 5%, forma estrellas nuevas. Sólo en nubes de alta densidad, en las que se forman cúmulos estelares densos, esta fracción puede alcanzar hasta 20% del gas de la nube.
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