Una estrella nace dentro de una mancha especialmente densa escondida entre los pliegues arremolinados y giratorios de un gigante, frío, oscuro y hermoso. Nube molecular. Tales nubes flotan como fantasmas a través de nuestra Vía Láctea en grandes cantidades y sirven como extrañas cunas de estrellas recién nacidas. Aunque pueda parecer contradictorio, las cosas tienen que enfriarse mucho para que nazca una estrella bebé ardiente y ardiente. Las estrellas jóvenes están rodeadas por un disco circundante de gas y polvo denominado disco de acreción protoplanetario, y estos discos contienen todos los ingredientes necesarios de los que puede surgir un sistema de planetas. Discos de acreción protoplanetarios forma aproximadamente al mismo tiempo la estrella bebé (protoestrella) hace dentro de su oscura nube natal. La mayor parte del material contenido en el disco de acreción se acumula en el centro, y cuando este material central se vuelve lo suficientemente masivo, el proceso de fusión nuclear enciende los fuegos estelares de la estrella recién nacida, porque así es como nace una estrella. En diciembre de 2018, los astrónomos de la Universidad de Leeds (Reino Unido) anunciaron que habían capturado una de las vistas más detalladas de una estrella joven obtenidas hasta la fecha, y sus observaciones revelaron algo sorprendente sobre la verdadera identidad inesperada de un objeto compañero que orbita alrededor. eso.

Mientras observaban cuidadosamente la estrella joven, los astrónomos, dirigidos por el Dr. John Ilee de la Universidad de Leeds, hicieron el sorprendente descubrimiento de que no es realmente una estrella, sino dos. El objeto principal de este dúo, apodado MM ia, es una estrella bebé masiva todavía rodeada por su natal disco de acreción protoplanetario. El disco fue en realidad el objetivo original de la investigación de los astrónomos.

Un cuerpo débil, apodado MM 1b, se detectó un poco más allá del disco dando vueltas MM 1a. Los astrónomos de la Universidad de Leeds proponen que este misterioso objeto es uno de los primeros ejemplos de un “fragmentado” disco para ser visto alrededor de una estrella masiva joven.

“Las estrellas se forman dentro de grandes nubes de gas y polvo en el espacio interestelar”, señaló el Dr. Ilee el 14 de diciembre de 2018. Comunicado de prensa de la Universidad de Leeds. “Cuando estas nubes colapsan bajo la gravedad, comienzan a girar más rápido, formando un disco a su alrededor. En estrellas de baja masa como nuestro Sol, es en estos discos donde se pueden formar los planetas”, agregó. El Dr. Ilee pertenece a la Escuela de Física y Astronomía de Leeds.

“En este caso, la estrella y el disco que hemos observado son tan masivos que, en lugar de presenciar la formación de un planeta en el disco, estamos viendo nacer otra estrella”, continuó explicando.

Ha nacido una estrella

Las estrellas son enormes bolas esponjosas de gas ardiente, deslumbrante y turbulento. Independientemente de su masa, todas las estrellas están compuestas principalmente de gas hidrógeno. El hidrógeno es tanto el elemento atómico más abundante como el más ligero del Universo. En sus corazones ocultos, calientes y turbulentos, las estrellas transforman su abundante suministro de hidrógeno en elementos atómicos cada vez más pesados. Todos los elementos atómicos que son más pesados ​​que el helio (el segundo elemento atómico más ligero del Universo) se fabrican en los hornos de las estrellas o, alternativamente, en el resplandor brillante de una explosión de supernova que marca la “muerte” explosiva de una estrella masiva. De hecho, los elementos atómicos más pesados ​​de todos, como el oro y el uranio, se crean en la violenta explosión de una supernova brillante.

El proceso de nucleosíntesis estelar es el término que utilizan los astrónomos para describir la forma en que las abundancias naturales de los elementos químicos contenidos en las estrellas experimentan un extraño cambio radical. Este cambio radical es el resultado de fusión nuclear reacciones que ocurren dentro de los núcleos estelares y sus mantos circundantes. Las estrellas cambian a medida que envejecen. Estas alteraciones estelares relacionadas con la edad dependen de la abundancia de elementos atómicos que las estrellas tienen dentro de sus corazones ardientes. Las reacciones de fusión que ocurren dentro del núcleo de una estrella aumentan el peso atómico de sus elementos constituyentes. Esto provoca una reducción del número de partículas. Este proceso puede resultar en la pérdida de presión de radiación– y el empuje hacia afuera de presión Es necesario mantener la estrella rebotando contra el implacable tirón hacia adentro de su propia gravedad despiadada. Cuando presión ya no puede luchar contra la devastadora atracción de la gravedad, esto desencadena una contracción que es seguida por un aumento vertiginoso de la temperatura dentro de la estrella moribunda y condenada. Esto significa que la brillante multitud de estrellas que habitan el Cosmos se mantienen todas esponjosas y rebotantes como resultado de un delicado equilibrio entre gravedad y presión. Gravedad intenta tirar de todo en, mientras presión de radiación intenta empujar todo fuera. Este precario acto de equilibrio continúa desde el nacimiento de la estrella hasta la muerte de la estrella, continuando durante toda la “vida” de la estrella. Una estrella pasa su “vida” en la combustión de hidrógeno Secuencia principal del Diagrama de Hertzsprung-Russell de la evolución estelar.

Pero todas las cosas buenas deben llegar a su fin. Cuando la estrella que envejece finalmente ha logrado consumir todo su contenido necesario de combustible de hidrógeno mediante el proceso de fusión nuclear, debe realizar su inevitable Gran final al Universo. En este punto final y fatal, gravedad gana la antigua batalla contra su enemigo, presión de radiación, y la estrella masiva condenada se convierte en supernova.

Nacimiento del planeta

Los planetas también nacen dentro del disco que rodea a una estrella recién nacida. Lo que queda del gas y el polvo, que entró en la formación de la estrella bebé central, eventualmente se convierte en el disco de acreción protoplanetario– de donde emergen no solo planetas, sino también lunas, asteroides y cometas. En las primeras etapas, discos de acreción protoplanetarios son muy calientes y extremadamente masivas, y pueden permanecer alrededor de su joven estrella hasta diez millones de años.

Para cuando una pequeña estrella recién nacida como nuestro Sol haya alcanzado lo que se llama T Tauri En la etapa de su evolución, el disco se ha vuelto considerablemente más delgado y mucho más frío. UNA T Tauri es un bebé estelar, una estrella muy joven y variable, que es bastante activa a la edad de apenas 10 millones de años. Estas estrellas muy jóvenes y pequeñas tienen diámetros grandes que son varias veces mayores que el de nuestro propio Sol “adulto” en la actualidad. Las estrellas, como nuestro Sol, pueden “vivir” de la combustión de hidrógeno Secuencia principal durante unos 10 mil millones de años, y nuestro Sol todavía está en la mitad de su vida a aproximadamente 4.56 mil millones de años.

T Tauris se hacen más pequeños a medida que envejecen. Las estrellas muy jóvenes similares al Sol se encogen a medida que “crecen”. De hecho, para cuando el ardiente bebé estelar ha alcanzado el T Tauri etapa, los materiales menos volátiles han comenzado a condensarse cerca del centro de los alrededores disco de acreción, formando granos de polvo extremadamente pequeños y pegajosos. Estas pequeñas y delicadas partículas de polvo contienen silicatos cristalinos.

Las pequeñas motas de polvo pegajosas chocan una con otra y se funden en el denso entorno del disco. Esto hace que se formen cuerpos cada vez más grandes, desde el tamaño del grano hasta el tamaño de un guijarro, el tamaño de un bloque, el tamaño de una montaña y el tamaño del planeta. Estos cuerpos en crecimiento eventualmente se vuelven planetesimales–los “bloques de construcción” de los planetas. Planetesimales pueden tener 1 kilómetro de ancho, o incluso más, y son una población abundante dentro del hacinamiento disco de acrecióny algunos de ellos pueden sobrevivir lo suficiente como para estar presentes miles de millones de años después de que haya evolucionado un sistema de planetas completamente formado. En nuestros propios sistemas solares, los cometas polvorientos y congelados son los bloques de construcción primordiales reliquia que formaron los planetas gigantes gaseosos exteriores: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Por el contrario, los asteroides son lo que queda del rocoso y metálico planetesimales que formó el cuarteto interno de planetas sólidos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte.

La estrella que se formó como un planeta

Al medir la cantidad de radiación producida por el polvo, así como las sutiles alteraciones en la frecuencia de la luz emitida por el gas, los astrónomos de la Universidad de Leeds pudieron calcular la masa de ambos MM 1a y MM 1b. La investigación que describe el estudio se publica en la edición del 14 de diciembre de 2018 de la Cartas de revistas astrofísicas, y revela los nuevos hallazgos que MM 1a pesa 40 veces la masa solar, mientras que la estrella en órbita más pequeña MM 1b se calculó que pesaba menos del 50% de la masa de nuestro Sol.

“Muchas estrellas masivas más antiguas se encuentran con compañeras cercanas. Pero estrellas binarias a menudo son muy iguales en masa y, por lo tanto, probablemente se formen juntos como hermanos. Encontrar un joven binario El sistema con una proporción de masa de 80: 1 es muy inusual y sugiere un proceso de formación completamente diferente para ambos objetos “, explicó el Dr. Ilee en el 14 de diciembre de 2018. Comunicado de prensa de la Universidad de Leeds.

La explicación actualmente favorecida para la formación de MM 1b es que nació en la gélida zona crepuscular de la región más externa de su estrella disco de acreción. Estos discos “gravitacionalmente inestables” no pueden resistir el tirón despiadado de su propia gravedad. Por esta razón, colapsan en uno, o incluso más, fragmentos.

Dr. Duncan Forgan, coautor de la Centro de Ciencia de Exoplanetas en la Universidad de St. Andrews en Escocia, comentó el 14 de diciembre de 2018 Comunicado de prensa de la Universidad de Leeds que “he pasado la mayor parte de mi carrera simulando este proceso para formar planetas gigantes alrededor de estrellas como nuestro Sol. Verlo realmente formando algo tan grande como una estrella es realmente emocionante”.

El equipo de astrónomos continuó señalando que la estrella bebé recién descubierta MM 1b también podría estar rodeado por su propio disco circunestelar, que puede tener la capacidad de dar a luz a un sistema de planetas propio. Sin embargo, si MM 1b es lograr esta hazaña parental estelar, tendrá que ser rápido.

Como continuó explicando el Dr. Ilee: “Estrellas tan masivas como MM 1a sólo viven alrededor de un millón de años antes de explotar como poderosas supernovas, así que mientras MM 1b puede tener el potencial de formar su propio sistema planetario en el futuro, no existirá por mucho tiempo “.

Las estrellas masivas “viven” rápido y “mueren” jóvenes, durando sólo millones de años en lugar de los miles de millones, o billones, de años en los que sus hermanos estelares más pequeños pueden sobrevivir. Las estrellas pequeñas de la masa de nuestro Sol viven unos 10 mil millones de años, mientras que las estrellas de fusión nuclear verdaderas más pequeñas de nuestra galaxia, llamadas enanas rojas– probablemente tengan el potencial de “vivir” durante billones de años. Debido a que nuestro Universo tiene menos de 14 mil millones de años, generalmente se piensa que no enano Rojo ha tenido tiempo suficiente para “morir” desde el Big Bang.

Los astrónomos hicieron su sorprendente descubrimiento mientras utilizaban un nuevo instrumento único en su tipo que se encuentra en lo alto del desierto chileno: el Atacama Large Millimeter / submillimetre Array (ALMA).

Utilizando las 66 antenas parabólicas independientes que componen ALMA, junto con una técnica llamada interferometría, los astrónomos pudieron simular la potencia de un solo telescopio que tendría casi 4 kilómetros de diámetro. Esto les permitió tomar imágenes del material que rodea al dúo de estrellas jóvenes por primera vez.

El equipo de astrónomos ha obtenido tiempo de observación adicional con ALMA que les permitirá caracterizar aún más estos fascinantes sistemas estelares en 2019. Las observaciones futuras simularán un telescopio de 16 kilómetros de diámetro.