Webb observó estrellas bebés gaseosas

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Por primera vez, la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del Telescopio Espacial James Webb capturó un fenómeno que los astrónomos esperaron captar directamente por mucho tiempo. En la impresionante imagen obtenida de la Nebulosa Serpens, el descubrimiento se sitúa en la zona norte (vista arriba a la izquierda) de esta joven y cercana región de formación estelar.

Esta imagen del Telescopio Espacial James Webb de la NASA muestra una porción de la Nebulosa Serpens, donde los astrónomos descubrieron una agrupación de flujos protoestelares alineados. Estos chorros están representados por rayas brillantes y grumosas que parecen rojas, que son ondas de choque del chorro que golpean el gas y el polvo circundantes. Aquí, el color rojo representa la presencia de hidrógeno molecular y monóxido de carbono. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI)

Esta imagen respalda la suposición de los astrónomos de que a medida que las nubes colapsan para formar estrellas, estas tenderán a girar en la misma dirección. Anteriormente, los objetos aparecían como manchas o eran invisibles en longitudes de onda ópticas. La sensible visión infrarroja de Webb pudo atravesar el espeso polvo, resolviendo las estrellas y sus flujos.

Los astrónomos encontraron un grupo intrigante de flujos protoestelares, formados cuando chorros de gas arrojados por estrellas recién nacidas chocan con gas y polvo cercanos a altas velocidades. Normalmente, estos objetos tienen orientaciones variadas dentro de una región. Aquí, sin embargo, están inclinados en la misma dirección, en el mismo grado, como el aguanieve que cae durante una tormenta.

En esta imagen de la Nebulosa Serpens tomada por la Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam) del Telescopio Espacial James Webb, los astrónomos encontraron una agrupación de flujos protoestelares alineados dentro de una pequeña región (la esquina superior izquierda). En la imagen de Webb, estos chorros están representados por rayas brillantes y grumosas que parecen rojas, que son ondas de choque del chorro que golpean el gas y el polvo circundantes. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI)

Así, el descubrimiento de estos objetos alineados, posible gracias a la exquisita resolución espacial y sensibilidad de Webb en longitudes de onda del infrarrojo cercano, está proporcionando información sobre los fundamentos de cómo nacen las estrellas.

“Los astrónomos han asumido durante mucho tiempo que a medida que las nubes colapsan para formar estrellas, estas tenderán a girar en la misma dirección”, explicó el investigador principal del paper, Klaus Pontoppidan, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. “Sin embargo, esto no se había visto antes tan directamente. Estas estructuras alargadas y alineadas son un registro histórico de la forma fundamental en que nacen las estrellas”, detalló.

Esta imagen muestra el centro de la Nebulosa Serpens visto por la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del Telescopio Espacial James Webb. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI)

Entonces, ¿cómo se relaciona la alineación de los chorros estelares con la rotación de la estrella? Cuando una nube de gas interestelar choca contra sí misma para formar una estrella, gira más rápidamente. La única forma de que el gas continúe moviéndose hacia adentro es eliminando parte del giro (conocido como momento angular). Se forma un disco de material alrededor de la joven estrella para transportar material hacia abajo, como un remolino alrededor de un desagüe. Los campos magnéticos giratorios en el disco interior lanzan parte del material en chorros gemelos que se disparan hacia afuera en direcciones opuestas, perpendiculares al disco de material.

En la imagen obtenida a través del Webb, estos chorros están representados por rayas brillantes y grumosas que parecen rojas, que son ondas de choque del chorro que golpean el gas y el polvo circundantes. Aquí, el color rojo representa la presencia de hidrógeno molecular y monóxido de carbono.

“Esta área de la Nebulosa Serpens - Serpens Norte - sólo se ve claramente con Webb”, aseveró el autor principal del estudio, Joel Green, del Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore. “Ahora podemos captar estas estrellas extremadamente jóvenes y sus flujos, algunas de las cuales antes aparecían como simples manchas o eran completamente invisibles en longitudes de onda ópticas debido al espeso polvo que las rodeaba”.

Cambio de rumbo
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Los astrónomos dicen que hay algunas fuerzas que potencialmente pueden cambiar la dirección de los flujos de salida durante este período de la vida de una estrella joven. Una forma es cuando las estrellas binarias giran una alrededor de la otra y oscilan en su orientación, cambiando la dirección de los flujos con el tiempo.

Las estrellas de Serpens
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La Nebulosa Serpens, situada a 1.300 años luz de la Tierra, tiene sólo uno o dos millones de años, lo que es muy joven en términos cósmicos. También alberga un cúmulo particularmente denso de estrellas recién formadas (100.000 años de antigüedad), apreciable en el centro de la imagen. Algunas de estas estrellas eventualmente crecerán hasta alcanzar la masa de nuestro Sol.

“Webb es una máquina de búsqueda de objetos estelares jóvenes”, dijo Green. “En este campo, recogemos señales de cada estrella joven, hasta las estrellas de menor masa”. “Lo que estamos viendo ahora es una imagen muy completa”, añadió Pontoppidan.

Así, en toda la región de esta imagen, filamentos y volutas de diferentes tonos representan la luz estelar reflejada por protoestrellas, aún en formación dentro de la nube. En algunas zonas hay polvo delante de ese reflejo, que aquí aparece con un tono naranja difuso.

La sombra de murciélago
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Esta región ha sido hogar de otros descubrimientos coincidentes, incluida la “Sombra de murciélago” aleteante, que obtuvo su nombre cuando los datos de 2020 del Telescopio Espacial Hubble revelaron que el disco de formación de planetas de una estrella aleteaba o se desplazaba. Esta característica es visible en el centro de la imagen de Webb.

Recorramos la Nebulosa Serpens
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Este vídeo recorre la Nebulosa Serpens, una región de formación estelar que se encuentra a 1.300 años luz de la Tierra. Créditos: Vídeo: Danielle Kirshenblat (STScI). Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI. Ciencia: Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI)

Zoom a la Nebulosa Serpens
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Este vídeo muestra la ubicación relativa de la Nebulosa Serpens en el cielo. Comienza con una fotografía terrestre del fallecido astrofotógrafo Akira Fujii, luego pasa a una placa del Digitized Sky Survey. A continuación, aparece una imagen del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y luego, finalmente, el vídeo llega a la imagen de Serpens del Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Créditos: NASA, ESA, CSA, Alyssa Pagan (STScI). Reconocimientos: NASA-JPL, Caltech, Akira Fujii DSS, 2MASS.

Y hay futuro
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La nueva imagen y el descubrimiento fortuito de los objetos alineados es en realidad sólo el primer paso de este programa científico. El equipo ahora utilizará el NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) de Webb para investigar la composición química de la nube.

Los astrónomos están interesados en determinar cómo las sustancias químicas volátiles sobreviven a la formación de estrellas y planetas. Los volátiles son compuestos que se subliman o pasan de sólido directamente a gas a una temperatura relativamente baja, incluidos el agua y el monóxido de carbono. Luego compararán sus hallazgos con las cantidades encontradas en discos protoplanetarios de estrellas de tipo similar.

“En su forma más básica, todos estamos hechos de materia que proviene de estos volátiles. La mayor parte del agua en la Tierra se originó cuando el Sol era una protoestrella infantil hace miles de millones de años”, dijo Pontoppidan. “Observar la abundancia de estos compuestos críticos en las protoestrellas justo antes de que se formen sus discos protoplanetarios podría ayudarnos a comprender cuán únicas fueron las circunstancias cuando se formó nuestro propio sistema solar”.

Estas observaciones se realizaron como parte del programa de Observación General 1611. Los resultados iniciales del equipo han sido aceptados en Astrophysical Journal.

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