Las estrellas se forman en regiones del espacio conocidas como viveros estelares, donde altas concentraciones de gas y polvo se fusionan para formar una estrella bebé. Estas regiones del espacio, también llamadas nubes moleculares, pueden ser enormes, abarcar cientos de años luz y formar miles de estrellas. Y si bien sabemos mucho sobre el ciclo de vida de una estrella gracias a los avances en tecnología y herramientas de observación, los detalles precisos siguen siendo oscuros. Por ejemplo, ¿se formaron las estrellas de esta manera en el universo primitivo?
En un artículo publicado en The Astrophysical Journal, investigadores de la Universidad de Kyushu, en colaboración con la Universidad Metropolitana de Osaka, han descubierto que en el universo primitivo algunas estrellas podrían haberse formado en nubes moleculares “esponjosas”. Los resultados se obtuvieron a partir de observaciones de la Pequeña Nube de Magallanes y pueden proporcionar una nueva perspectiva sobre la formación de estrellas a lo largo de la historia del universo.
En nuestra galaxia, la Vía Láctea, las nubes moleculares que facilitan la formación de estrellas tienen una estructura alargada “filamentosa” de unos 0,3 años luz de ancho. Los astrónomos creen que nuestro Sistema Solar se formó de la misma manera, cuando una gran nube molecular filamentosa se desintegró para formar un huevo estelar, también llamado núcleo de nube molecular. A lo largo de cientos de miles de años, la gravedad atrajo gases y materia hacia los núcleos para crear una estrella.
“Aunque hoy en día nuestra comprensión de la formación de estrellas está en pleno desarrollo, comprender cómo se formaron las estrellas en el universo primitivo es aún más difícil”, explicó Kazuki Tokuda, investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Kyushu y primer autor del estudio. “El universo primitivo era bastante diferente al actual, estaba poblado principalmente por hidrógeno y helio. Los elementos más pesados se formaron más tarde en estrellas de gran masa. No podemos retroceder en el tiempo para estudiar la formación de estrellas en el universo primitivo, pero podemos observar partes del universo con entornos similares a los del universo primitivo”.
El equipo se centró en la Pequeña Nube de Magallanes (SMC), una galaxia enana cercana a la Vía Láctea, a unos 20.000 años luz de la Tierra. La SMC contiene sólo alrededor de una quinta parte de los elementos pesados de la Vía Láctea, por lo que está muy cerca del entorno cósmico del universo primitivo, unos 10.000 millones de años en el pasado. Sin embargo, la resolución espacial para observar las nubes moleculares en la SMC era a menudo insuficiente y no estaba claro si se podía ver la misma estructura filamentosa.
Afortunadamente, el radiotelescopio ALMA en Chile fue lo suficientemente potente como para capturar imágenes de mayor resolución de la Pequeña Nube de Magallanes y determinar la presencia o ausencia de nubes moleculares filamentosas.
“En total, recopilamos y analizamos datos de 17 nubes moleculares. Cada una de estas nubes moleculares tenía estrellas bebé en crecimiento con una masa 20 veces mayor que la de nuestro Sol”, continuó Tokuda. “Descubrimos que aproximadamente el 60% de las nubes moleculares que observamos tenían una estructura filamentosa con un ancho de aproximadamente 0,3 años luz, pero el 40% restante tenía una forma ‘esponjosa’. Además, la temperatura dentro de las nubes moleculares filamentosas era más alta que la de las nubes moleculares esponjosas”.
Esta diferencia de temperatura entre las nubes filamentosas y las nubes esponjosas probablemente se deba al tiempo transcurrido desde que se formaron. Al principio, todas las nubes eran filamentosas y tenían temperaturas altas debido a que chocaban entre sí. Cuando la temperatura es alta, la turbulencia en la nube molecular es débil. Pero a medida que la temperatura de la nube desciende, la energía cinética del gas entrante provoca más turbulencia y suaviza la estructura filamentosa, lo que da lugar a la nube esponjosa.
Si la nube molecular conserva su forma filamentosa, es más probable que se rompa a lo largo de su larga “cuerda” y forme muchas estrellas como nuestro Sol, una estrella de baja masa con sistemas planetarios. Por otro lado, si la estructura filamentosa no se puede mantener, puede ser difícil que surjan este tipo de estrellas.
“Este estudio indica que el entorno, como un suministro adecuado de elementos pesados, es crucial para mantener una estructura filamentosa y puede desempeñar un papel importante en la formación de sistemas planetarios”, concluyó Tokuda. “En el futuro, será importante comparar nuestros resultados con las observaciones de nubes moleculares en entornos ricos en elementos pesados, incluida la Vía Láctea. Estos estudios deberían proporcionar nuevos conocimientos sobre la formación y la evolución temporal de las nubes moleculares y el universo”.
- El paper ALMA 0.1 pc View of Molecular Clouds Associated with High-Mass Protostellar Systems in the Small Magellanic Cloud: Are Low-Metallicity Clouds Filamentary or Not?, basado en un estudio observacional, fue publicado en The Astrophysical Journal Autores: Kazuki Tokuda, Yuri Kunitoshi, Sarolta Zahorecz, Kei E. I. Tanaka, Itsuki Murakoso, Naoto Harada, Masato I. N. Kobayashi, Tsuyoshi Inoue, Marta Sewiło, Ayu Konishi, Takashi Shimonishi, Yichen Zhang, Yasuo Fukui, Akiko Kawamura, Toshikazu Onishi, and Masahiro N. Machida
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Published 2025 February 20 • © 2025. The Author(s). Published by the American Astronomical Society. The Astrophysical Journal, Volume 980, Number 2 Citation Kazuki Tokuda et al 2025 ApJ 980 269 DOI 10.3847/1538-4357/ada5f8
- El artículo In ancient stellar nurseries, some stars are born of fluffy clouds, fue publicado en el sitio de la Universidad de Kyushu