Por primera vez en este tipo de estrellas de masa solar fuimos capaces de determinar el tamaño de la región en la cual ocurre la acreción, es decir el tamaño de la región por la cual la estrella bebé se alimenta: Joel Sánchez Bermúdez

“El proceso de formación estelar comienza con una nube compuesta principalmente de gas y polvo. La nube posee una densidad promedio; sin embargo, contiene partes más densas que otras, agregados que se convertirán en las cunas donde nacerán las estrellas”, con estas palabras el astrónomo Joel Sánchez Bermúdez inició el 8 de febrero su conferencia ¿Cómo alimentar a una estrella bebé?, transmitida en vivo, por El Colegio Nacional, como parte del ciclo Noticias del cosmos, coordinado por los colegiados Susana Lizano y Luis Felipe Rodríguez Jorge.

El investigador del Instituto de Astronomía de la UNAM explicó que es en las zonas de mayor densidad de la nube donde las temperaturas alcanzan decenas de millones de grados kelvin, al menos 10 millones de grados kelvin, temperatura que provocará que el gas, en particular el hidrógeno, se transforme y se convierta en estrella.

“La masa es el parámetro más importante que determina la evolución de una estrella. Para que este cuerpo celeste en formación crezca tiene que ganar material, es decir masa. Durante su periodo de evolución, la estrella gana masa de discos de acreción, estructura en forma de círculo de gas y polvo que la rodea. De estos discos posteriormente se formarán planetas que darán paso a sistemas como el nuestro. Y es justamente esta parte la que nosotros queremos estudiar y queremos caracterizar”.

En palabras del astrónomo mexicano, la masa permite determinar el tiempo que vivirá una estrella, de qué manera morirá y la cantidad de elementos pesados que guarda en su interior y posteriormente reciclará, es decir devolverá al medio para la subsecuente formación de nuevas estrellas y planetas. “Por ejemplo, estrellas de masas como el Sol pueden vivir alrededor de 10 mil millones de años; sin embargo, estrellas más masivas, con ocho veces la masa del Sol, tienen una vida promedio mucho menor, pero mueren en forma de supernova”.

¿Cómo se observan las estrellas en formación?

De acuerdo con el ganador en 2018 del Premio a la Mejor Tesis Doctoral en Astronomía y Astrofísica que otorga la Sociedad Española de Astronomía (SEA), estudiar la formación de estrellas requiere de la medición de luz en longitudes de onda. Para comprender estos fenómenos no se pueden construir telescopios infinitamente grandes que mejoren los detalles con los que se observan, hay limitantes tecnológicas y limitantes que tienen que ver con la gravedad.

“Lo que hacemos los astrónomos es tratar de vencer estas limitantes y en lugar de utilizar un único telescopio para observar el objeto de interés, usamos una serie de telescopios al mismo tiempo. A esta práctica se le conoce como interferometría”. El astrónomo mexicano aseguró que uno de los complejos de telescopios más reconocidos es ALMA, en San Pedro de Atacama en Chile, que contiene 66 antenas conectadas al mismo tiempo y que trabaja con longitudes de onda de milímetros, lo que permite delinear características como los granos de polvo del cuerpo celeste.

Puntualizó que “la técnica de interferometría se ha utilizado para observar estrellas binarias, para hacer la imagen del agujero negro, estudiar estrellas evolucionadas y observar el paso de estrellas cerca del agujero negro. Es una técnica muy poderosa que nos ha permitido básicamente revolucionar la astronomía de alta resolución”.

Además, explicó que la interferometría permite sintetizar un telescopio del tamaño equivalente a la máxima separación que se tiene entre los instrumentos ópticos que se combinan. Por ejemplo, si se tiene al Very Large Telescope (VLT), el observatorio astronómico de luz visible más avanzado del mundo, y se combinan cuatro de sus telescopios de manera simultánea con espejos primarios de 8 metros de diámetro o cuatro más pequeños con espejos primarios de 2 metros, y la separación máxima que tienen entre ellos es de alrededor de 130 metros, se sintetiza un telescopio con un espejo primario de un tamaño equivalente a 130 metros de diámetro, entonces se obtiene un instrumento capaz de observar detalles con 10 veces mejor precisión de lo que se lograría con objetos ópticos individuales.

“Para tener una idea de la capacidad de detalle que nosotros podemos resolver con esta clase de instrumentos, el VLT tiene una resolución equivalente a poder distinguir una moneda de 5 pesos en la superficie de la Luna”. Se estima que para finales de esta década se pondrá en operación el Extremely Large Telescope (Telescopio Extremadamente Grande), que tendrá un espejo principal con diámetro de 39.3 metros y una cúpula que lo guardará del tamaño de un estadio de fútbol.

La historia de la estrella TW Hya

TW Hydra (TW Hya) es una estrella en formación con un tamaño aproximado de 120 Unidades astronómicas (una unidad astronómica equivale a 150 millones de kilómetros), contiene una masa de 0.8 veces la masa del Sol y la de su disco es de 23.7 veces la masa del Sol. Se trata de una estrella evolucionada con una edad promedio de 8 millones de años y se encuentra a una distancia de la Tierra de aproximadamente 60 parsecs (un parsec equivale a 3.26 años luz). Además, su temperatura promedio es de alrededor de 4000° kelvin.

Esta estrella fue estudiada por Joel Sánchez Bermúdez en colaboración con su equipo de trabajo y para analizarla utilizó el instrumento GRAVITY, instalado en el interferómetro VLT. Se trata de un objeto que trabaja en el infrarrojo con longitudes de onda de 1.9 a 2.5 micras, y que le permitió al investigador obtener información sobre la química de los elementos de Hya y del disco que la rodea.

“La estrella que estudiamos está compuesta principalmente de polvo, pero en la parte más interna lo que tenemos es gas y las partes que están realmente muy cerca de la estrella, donde ocurre el fenómeno de la acreción, es decir la parte en la cual la estrella está ganando materia del disco que la rodea es normalmente líneas de campo magnético. GRAVITY También nos permitió aplicar una técnica relativamente nueva que se conoce como espectrointerferometría, es decir nos permitió ver cambios en la estructura del objeto a detalle y estudiar las regiones más internas del disco que conecta directamente con la estrella en formación.”

De acuerdo con el también Miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel I, “por primera vez en este tipo de estrellas de masa solar fuimos capaces de determinar el tamaño de la región en la cual ocurre la acreción”, es decir el tamaño de la región por la cual la estrella bebé se alimenta del disco que tiene alrededor y le permite formarse.

En resumen, la masa determina la evolución de una estrella y estos objetos celestes en sus etapas de formación ganan masa a través de discos de gas y polvo. Investigadores como Sánchez Bermúdez buscan entender la morfología de estos discos en diferentes longitudes de onda, desde sus estructuras más extensas hasta las más compactas o internas. Para comprender la acreción de masa son fundamentales las observaciones con alta resolución, la interferometría.

Fuente: El Colegio Nacional