Una protoestrella masiva, profundamente anidada en su guardería estelar llena de polvo, recientemente se hizo evidente, brillando casi 100 veces más que antes. Este estallido, aparentemente desencadenado por una avalancha de gas formador de estrellas que choca contra la superficie estelar, apoya la teoría de que las estrellas jóvenes pueden experimentar intensos chorros de crecimiento que remodelan su entorno.

Los astrónomos realizaron este descubrimiento comparando nuevas observaciones del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile con observaciones anteriores del Conjunto Submilimétrico (SMA, por sus siglas en inglés) en Hawái.

«Fuimos enormemente afortunados de detectar esta transformación espectacular de una estrella joven y masiva», dijo Todd Hunter, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) en Charlottesville, Virginia, y autor principal de un artículo publicado en el Astrophysical Journal Letters. «Al estudiar una densa nube formadora de estrellas con ALMA y el SMA, pudimos ver que algo espectacular había ocurrido, cambiando completamente una guardería estelar en un período de tiempo sorprendentemente corto».

En 2008, antes de la era de ALMA, Hunter y sus colegas usaron el SMA para observar una porción pequeña pero activa de la Nebulosa de la Pata del Gato (también conocida como NGC 6334), un complejo formador de estrellas situado a unos 5.500 años luz de la Tierra en dirección de la constelación meridional Scorpius. Esta nebulosa es similar en muchos aspectos a su primo más septentrional, la Nebulosa de Orión, que también está llena de estrellas jóvenes, racimos de estrellas y densos núcleos de gas que están a punto de convertirse en estrellas. La Nebulosa de la Pata del Gato, sin embargo, está formando estrellas a un ritmo más rápido.

Las observaciones iniciales del SMA de esta parte de la nebulosa, denominada NGC 6334I, revelaron lo que parecía ser un protoracimo típico: una densa nube de polvo y gas que albergaba varias estrellas aún en crecimiento.

Las estrellas jóvenes se forman en estas regiones tan apretadas cuando los bolsones de gas se vuelven tan densos que comienzan a colapsar bajo su propia gravedad. Con el tiempo, los discos de polvo y gas se forman alrededor de estas estrellas nacientes y material de canalización sobre sus superficies, ayudándolos a crecer.

Este proceso, sin embargo, puede no ser completamente lento y estable. Los astrónomos ahora creen que las estrellas jóvenes también pueden experimentar espectaculares crecimiento de chorros, períodos en que rápidamente adquieren la masa atiborrándose de gas de formación estelar.

Las nuevas observaciones a esta region realizadas con de ALMA, realizadas en 2015 y 2016, revelan que los enormes cambios ocurrieron cerca de una porción del protoracimo llamada NGC 6334I-MM1, después de las observaciones originales de SMA. Esta región es ahora cuatro veces más brillante en longitudes de onda milimétricas, lo que significa que el prototipo central es casi 100 veces más luminoso que antes.

Los astrónomos especulan que antes de este estallido, un grupo de material extraordinariamente grande fue atraído hacia el disco de acreción de la estrella, creando un tapón de polvo y gas. Una vez acumulado bastante material, el tapón estalló, liberando una avalancha de gas hacia la estrella en crecimiento.

Este evento de acreción extrema aumentó considerablemente la luminosidad de la estrella, calentando su polvo circundante. Es este polvo caliente y brillante que los astrónomos observaron con ALMA. Aunque se han observado eventos similares en luz infrarroja, esta es la primera vez que un evento de este tipo se ha identificado en longitudes de onda milimétricas.

Para asegurar que los cambios observados no fueran el resultado de diferencias en los telescopios o simplemente un error de procesamiento de datos, Hunter y sus colegas usaron los datos de ALMA como un modelo para simular con precisión lo que el SMA -con capacidades más modestas- hubiera visto si hubises conducido operaciones similares en 2015 y 2016. Al restar digitalmente las imágenes reales captadas con SMA en 2008 de las imágenes simuladas, los astrónomos confirmaron que efectivamente había un cambio significativo y consistente en un miembro del protoracimo.

«Una vez que nos aseguramos de que estábamos comparando los dos conjuntos de observaciones en un campo de juego uniforme, sabíamos que estábamos presenciando un momento muy especial en el crecimiento de una estrella», dijo Crystal Brogan, también de NRAO y co-autor del paper.

Una confirmación adicional de este evento provino de datos complementarios tomados por el Observatorio Radioastronómico de Hartebeesthoek en Sudáfrica. Este observatorio de un solo plato, estaba monitoreando las señales de radio de masers en la misma región. Los masers son el equivalente de radio cósmico de origen natural de los láseres. Son accionados por una variedad de procesos energéticos, incluyendo los estallidos de las estrellas que crecen rápidamente.

Los datos del observatorio de Hartebeesthoek revelan un repunte abrupto y espectacular en la emisión maser de esta región a principios de 2015, pocos meses antes de la primera observación con ALMA. Tal repunte es precisamente lo que los astrónomos esperaban ver si había una protoestrella que experimentara un crecimiento importante.

«Estas observaciones añaden evidencia a la teoría de que la formación estelar está marcada por una secuencia de eventos dinámicos que construyen una estrella, en lugar de un crecimiento continuo suave», concluyó Hunter. «También nos dice que es importante monitorear las estrellas jóvenes en longitudes de onda de radio y milimétricas, porque estas longitudes nos permiten mirar en las regiones más jóvenes, y más profundamente incrustadas de formación de estrellas. La captura de estos eventos en la etapa más temprana puede revelar nuevos fenómenos del proceso de formación estelar «.

Acerca de AUI/NRAO

Associated Universities, Inc. (AUI) es una corporación estadounidense sin fines de lucro que, bajo convenio cooperativo de la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NSF), opera el Observatorio Radioastronómico Nacional de EE.UU. (NRAO). Actualmente en Chile, AUI/NRAO colabora con instituciones de investigación de Europa y Asia del Este en el funcionamiento de ALMA. En Estados Unidos, AUI/NRAO opera el conjunto de telescopios Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), en Nuevo México. AUI también maneja el Observatorio de Green Bank (GBO) y el Observatorio Long Baseline (LBO). Para mayor información visite: www.aui.cl

Acerca de ALMA

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Esta investigación se presenta en un artículo titulado «Un estallido extraordinario en el sistema protoestelar masivo NGC6334I-MM1: Cuadruplicación del continuo milimétrico», por T.R. Hunter et al., Publicado en el Astrophysical Journal Letters [https://doi.org/10.3847/2041-8213/aa5d0e].