Spitzer detecta el ‘latido’ de formación estelar en la Vía Láctea

Objetos Estelares Jóvenes

Los astrónomos han usado el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA como el estetoscopio de un doctor para escuchar el “latido” de formación estelar de nuestra galaxia, un hallazgo que ayudará a trazar la “vida” de la Vía Láctea y otras galaxias.

Una señal de vida clave en los humanos es nuestro ritmo cardiaco, o el número de latidos del corazón en un tiempo dado. Las galaxias también tienen un tipo de latido, que es su ritmo de formación de nuevas estrellas. Este ritmo indica un nivel de actividad galáctico y da pistas sobre su “tiempo de vida”, o cuánto puede mantenerse el cuerpo celeste creando nuevas estrellas y planetas antes de envejecer y calmarse.

Ahora, los astrónomos han sentido el pulso de formación estelar en la Vía Láctea más directamente que nunca antes, usando observaciones de Spitzer para contar las estrellas bebé en nuestra galaxia. Esta información se introdujo entonces en una simulación por ordenador sobre la formación estelar galáctica, una novedosa técnica que reveló que nuestra galaxia hogar late con un ritmo de creación de aproximadamente una estrella como el Sol cada año.

“Medir el ritmo de formación estelar dentro de la Vía Láctea con este métido es importante no sólo para comprender nuestra galaxia, sino que también tiene implicaciones para medir los índices de formación estelar de todas las galaxias”, dice Thomas Robitaille del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica y autor principal de un nuevo estudio que describe los resultados.

Anteriores medidas han sugerido un ritmo de formación estelar en la Vía Láctea ligeramente más alto – hasta cinco veces la masa del Sol anualmente – pero dependían de métodos indirectos. Una técnica requería medir las ondas de radio que manaban de las nubes de gas de hidrógeno energetizadas por las estrellas más grandes, brillantes y calientes. Los científicos han hecho estimaciones de cuántas estrellas menores y más comunes como el Sol se forman por cada uno de estos raros aunque fácilmente detectables gigantes. Tal extrapolación, no obstante, es algo imprecisa.

Debido a que no podemos ver estrellas individuales y objetos estelares jóvenes (YSOs) en galaxias lejanas, y por tanto tenemos que medir indirectamente su pulso, es importante calcular estos otros métodos con precisión. De acuerdo con la nueva técnica de recuento de YSO, que se afinará en el futuro, ayudará a calibrar la forma de medir los índices de formación estelar en otras galaxias.

Formación y recuento de estrellas

Las estrellas se forman a partir del colapso gravitatorio del gas que está disperso por el espacio. Cuando las estrellas en ciernes giran y sus núcleos se calientan, los restos de materia giran a su alrededor en un polvoriento disco que puede agruparse en ciertas zonas para formar planetas. Estos YSOs, aunque extremadamente débiles en la luz visible, brillan con fuerza en la luz infrarroja que observa Spitzer.

Para tomar el pulso de formación estelar de la Vía Láctea, Robitaille contó primero miles de estos YSOs observados por el Conjunto de Cámaras Infrarrojas de Spitzer para un estudio llamado Extraordinario Estudio del Plano Medio Infrarrojo del Legado Galáctico (GLIMPSE). Este estudio observó una porción del cielo de aproximadamente dos grados de altura y 130 grados de longitud, lo bastante grande para tener el tamaño de 330 veces la Luna llena. Otros estudios infrarrojos habían captado previamente luz difusa de decenas de miles de estrellas, pero GLIMPSE vio 100 millones de estrellas claramente, y hasta 20 000 YSOs.

“Estamos viendo la formación estelar por toda la galaxia por primera vez”, dice la coautora del artículo Barbara Whitney, Científico Investigador Senior en el Instituto de Ciencia Espacial en Boulder, Colorado.

Whitney y Robitaille diseñaron un modelo por ordenador realista del nacimiento estelar galáctico global. Ajustando el índice de formación estelar del modelo para que se correspondiera con el número de YSOs que vio Spitzer, el dúo de investigación llegó a una medida directa, para el índice de formación estelar anual, de dos tercios a una vez y media la masa del Sol.

Un latido de edad media

Este ritmo actual de formación estelar puede parecer bajo cuando consideramos que la galaxia contiene 100 000 millones de estrellas. Para formar todas las estrellas que vemos ahora, el índice debió ser mucho mayor en el pasado, según concuerdan los investigadores, y que la presente cifra es razonable para una galaxia madura como la Vía Láctea. Conforme se ha calmado nuestra galaxia a lo largo de sus 11 000 millones de años de historia, el ritmo de formación estelar se ha hecho más tranquilo, a un ritmo de edad mediana.

La galaxia se ha establecido casi en equilibrio en la generación de estrellas a partir del gas que expulsan las estrellas viejas de vuelta al entorno cósmico. De esta forma cíclica, dice Whitney, los índices de formación estelar son como “el latido de una galaxia”: si una galaxia está creando estrellas muy rápidamente, puede agotar la cantidad de gas disponible, deteniendo el génesis de nuevas estrellas – no muy distinto de alguien que se toma un respiro después del ejercicio y aumenta su ritmo cardiaco. De forma similar, las galaxias con índices de formación estelar bajos pueden reducir su actividad de producción estelar respecto a sus eones más jóvenes.

Los nuevos resultados de Spitzer se publicaron en el ejemplar del 10 de febrero de 2010 de la revista The Astrophysical Journal Letters. Las observaciones como parte de GLIMPSE se realizaron antes de que Spitzer comenzara su misión “cálida” en mayo de 2009 al agotar su refrigerante líquido.


Autor: Adam Hadhazy
Fecha Original: 10 de marzo de 2010
Enlace Original

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Comments (8)

  1. “Ahora, los astrónomos han sentido el pulso de formación estelar en la Vía Láctea más directamente que nunca antes, usando observaciones de Spitzer para contar las estrellas bebé en nuestra galaxia.”

    “Medir el ritmo de formación estelar dentro de la Vía Láctea con este método es importante no sólo para comprender nuestra galaxia, sino que también tiene implicaciones para medir los índices de formación estelar de todas las galaxias”, dice Thomas Robitaille del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica y autor principal de un nuevo estudio que describe los resultados.

    Leyendo el artículo uno piensa en las frias nebulosas de gas y polvo fríos, que son ricas en interesantes moléculas y se llaman nubes moleculares gigantes; a partir de estas nubes se forman nuevas estrellas (y planetas). La temperatura de las distintas regiones es variable en función de las energías allí presentes provenientes de explosiones estelares.

    También existe una amplia variedad de densidades dentro del medio interestelar. En la modalidad más ligera, la materia que está entre estrellas es tan escasa que sólo hay un átomo por cada mil centímetros cúbicos de espacio; en nla modalidad más densa, las nubes que están a punto de producir nuevas estrellas y nuevos planetas contienen un millón de átomos por centímetro cúbico. Sin embargo, esto es muy diluido si lo comparamos con el aire que respiramos, donde cada centímetro cúbico contiene más de diez trillones de moléculas, pero incluso una diferencia de mil millones de veces en la densidad sigue siendo un contraste espectacular.

    A finales de la década de 1990, la cuestión que Lee Smolin (de la Universidad de Ontario en Canada) y otros pocos investigadores más destacaron destacaron en relación a todos estos aspectos (composición, temperatura y densidad) en el medio interestelar deja mucho de ser uniforme, es decir, no está en equilibrio, y parece que lo que lo mantiene lejos del equilibrio son unos procesos asociados con la generación de pautas espirales.

    Esto significa que la Vía Láctea (como otras galaxias espirales) es una zona de reducción de entropía. Es un sistema autoorganizador al que mantienen lejos del equilibrio, por una parte, el flujo de energía que atraviesa el sistema y, por otra, la retroalimentación.

    En este sentido, nuestra Galaxia supera el test de Lovelock para la vida, y además Smolin ha argumentado que las galaxias deben ser consideradas como sistemas vivos.

    El Artículo que aquí podemos leer viene, de alguna manera, a dar la razón a Smolin y, el nacimiento de una estrella por año nos lleva a la convicción de que (más o menos acertado), el sistema se regenera y se autoorganiza de manera tal que, repone lo perdido y, de esa manera, la entropía se ve burlada. La misma galaxia produce Entropía Negativa para procurar el equilibrio (unas estrellas se van y otras nuevas vienen).

    Nuestro Universo es el Caos de la Creación, lo cual, aunque pueda resultar paradójico, es una ley universal. El pálpito de la Galaxia, el latir de su corazón, en realidad lo que nos dice es que está “muy viva”.

  2. viva Emilio

    Buenas,

    querría expresar mi encanto con esta web divulgativa, la llevo siguiendo poco más de 1 año, antes era adicto a novaciencia.

    Empecé a interesarme por la física teórica hace menos de 3 años, gracias a este tipo de webs estoy alcanzando un nivel interesante. Muchas de vuestras contestaciones ya no me resultan ajenas.

    Querría expresar mi admiración hacia todos ustedes y especialmente al señor Emilio Silvera. Espero que continúe impartiendo estas indicaciones magistrales, resuntan gratificantes.

    Un saludo para quienes son capaces de maravillarse con la complejidad y la extraordinaria grandeza del cosmos.

  3. gracias a emilio por este comentario. bonito articulo.

    en escala estelar las estrellas que dan vida son las pequeñas de clases espectrales G-K-M
    estas no consumen de forma acelerada su combustible. a diferencia de las star azules o blancas que son hermosas estrellas gigantes. lo malo de estas es que no pueden albergar vida vida y consumen rapido su combustible y mueren.

    es extraordinario que esto mismo se de en escala galactica. donde la produccion de estrellas de manera moderada y no masiva. ayuda a

  4. a perservar el material estelar y seguir formando estrellas por millones de año.

    tambien agregar que gracias a spitzer. sabemos mas sobre los lugares mas infrarojos del universo.

    saludos. : )

  5. Gèminis

    Si el articulo nos dice que nace una estrella por año, (aproximadamente) la pregunta serìa cuantas pequeñas, medianas y gigantes mueren por año (en promedio), en nuestra Via Làctea?
    Saludos.

  6. Jordi

    Buena pregunta

  7. Está bien que nos preocupemos por medio de estuidos como este de la formación estelar en las galaxias. Sin embargo, no debemos dejar de lado el estudio de la propia formación y evolución de las galaxias mismas. Según el modelo “estándar” de λCDM cosmología la formación de las galaxias se ha iniciado por la condensación gravitatoria de “halos” de materia oscura que se formaron debida a las fluctuaciones primordiales de densidad en la materia total del universo.

    La materia oscura domina la materia bariónica en una eazón de aproximadamente 7:1, pero cada halo, al condensar bajo su propia gravedad, trae consigo su fracción de bariones que da lugar a la galaxia. Las galaxias grandes se produxcen por afglomeración de los halos que da lugar a la aglomeración de las galaxias dentro de ellas, el proceso llamado fusión.

    El proceso global es jerárquico. La estructura en gran escala engloba condensaciones de tamaño variado, desde cúmulos con miles de galaxias, a grupos de unas pocas decenas (como nuestro Grupo Local de Galaxias) o incluso grupos reducidos de dos o tres.

    En los centros de los cúmulos más masivos todos los procesos evolutivos ocurren más rápidamente. La conversión de hidrógeno en estrellas procede con rapidez, y las masas acumuladas son mayores. Así en los cúmulos masivos predominan las galaxias elípticas, que han consumido todo su gas y que evolucionan más o menos pasivamente. Durante las múltiples fusiones que dan lugar a una elíptica, el momento angular se anula y las elípticas o rotan muy lentamente o no rotan.

    Al contrario, una galaxia que se produce por una simple condensación, o por la condensación de una masa central dominante con otras mucho menores retiene un eje preferido de rotación, y momento angular considerable. Bajo estas circunstancias, al llegar una galaxia menor, o a fortiori una nube de hidrógeno con una masa de millones de masas solares dentro del campo de gravedad del objeto en rotación se tiende a incorporar en la galaxia en la forma de un disco de acreción. De esta manera se forman las galaxias espirales.

    Ellas se forman en zonas donde la cantidad de gas intergalactica permanece importante, y se surten continuamente por ese gas, con lo cual consiguen mantener un ritmo de formación estelar bastante constante durante Gaños, fracciones apreciables del tiempo de Hubble, es decir, la edad del Universo (23.7 Gaños).

    Por ello las galaxias espirales tienen colores más azules debido a la presencia actual de cúmulos de estrellas masivas en formación continua, en contraste con las elípticas con sus poblaciones de estrellas más viejas y rojas.

  8. Estudiar la formación de estrellas en las galaxias es fascinante y, se producen fenómenos energéticos dignos de ser minuciosamente observados para poder saber lo que realmente ocurre cuando nacen las estrellas en las galaxias.

    Se pueden producir brotes masivos de estrellas (starburst) que son sucesos en los que una masa de gas equivalente a millones de veces la masa del Sol se transforman en estrellas. Algunos de estos eventos, los más poderosos, acaban lanzando fuera de las galaxias todo el material procesado en el interior de las estrellas; son los Supervientos Galácticos que dibujan las estructuras más llamativas del Universo visible. ¿Quién no ha visto esas inmensas y maravillosas Nebulosas que parecen los cuadros, cuyos colores, han sido extraídos de la paleta de colores del Universo y, ha sido pintado por la insuperable mano de la Naturaleza?

    Cientos y miles de estrellas joóvenes y luminosas que, al expulsar sus capas más externas, desgarran el gas que encuentra a su alrededor, empujándolo y apilándolo en cascarones de alta velocidad, que crecen y chocan entre ellos estructurando así, el medio interestelar que podemos admirar a través de nuestros telescopios.

    El flujo de fotones ultravioleta que producen las estrellas causa la ionización de un gran volumen del gas desvelando las estructuras, huecos, burbujas y cascarones se generan con la energía de los flujos supersónicos. Un brote estelar deja huella en los discos y en los halos de las galaxias. Huellas que perduran durante millones de años y, esas inmensas energías, pueden llegar a cambiar la apariencia original de las galaxias.

    Los brotes de formación estelar en los núcleos de las galaxias son la cumbre, tanto en masa como en energía, de todo el rango que cubren los starbursts. La masa que se transforma en estrellas puede llegar a exceder los 1 ooo millones de masas solares, comparable a la masa total del hidrógeno molecular (H2) de todo el disco de la Vía Láctea.

    El impacto de un estallido nuclear puede ser devastador. Las frecuentes explosiones de supernovas rápidamente construyen una superburbuja, que puede exceder las dimensiones del disco galáctico, con la ruptura inevitable de la cáscara de material barrido; así se libera el material procesado en las estrellas que es lanzado hacia el halo de la galaxia. Las velocidades alcanzadas son de varios miles de kilómetros por segundo, mayor que la velocidad de escape de la galaxia.

    En fin amigos, que hablar de formación de estrellas en las galaxias nos daría para varios fines de semana en entretenidos seminarios donde el orador expusiera las partes más complicadas y todos nosotros, los demás asistentes como simples oyentes, pudiéramos hacer al experto las preguntas que nos rondan por la cabeza. Esas dichosas preguntas que hasta el momento, nadie nos ha sabido contestar.

    Claro que, por otra parte, sino sabemos, ¿Qué pregunta podríamos hacer? Precisamente por eso, es bueno aparecer por sitios como este en el que, oyendo a unos y otros, siempre aprendemos alguna cosa interesante.

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