Nuevas evidencias sugieren que todas las estrellas nacen en parejas

Casi con toda seguridad nuestro sol tuvo un gemelo cuando se formó hace 4.500 millones de años, aunque no sería un gemelo idéntico. Y lo mismo ocurre con todas las demás estrellas del universo, según un nuevo análisis de un físico teórico de la Universidad de California en Berkeley y un astrónomo de radio del Smithsonian Astrophysical Observatory de la Universidad de Harvard.

Muchas estrellas tienen compañeros, incluyendo nuestro vecino más cercano, Alpha Centauri, un sistema triple. Los astrónomos han buscado durante mucho tiempo una explicación para este curioso fenómeno. ¿Son los sistemas binarios y triples estrellas nacidas de esa manera?, ¿Una estrella capturó otra? o ¿Las estrellas binarias a veces se dividen y se convierten en estrellas solitarias?.

Los astrónomos han buscado incluso un compañero a nuestro sol, una estrella llamada Némesis porque se suponía que esta había influenciado la órbita de un asteroide que chocó con nuestro planeta exterminando a los dinosaurios. Esta estrella nunca se ha encontrado.

La nueva afirmación se basa en un estudio de radio de una gigantesca nube molecular llena de estrellas recientemente formadas en la constelación de Perseo, y un modelo matemático que puede explicar las observaciones de Perseo sólo si todas las estrellas parecidas al sol nacen con un compañero.

radio telescope image of binary stars in dense core in Perseus
Imagen de radio de un sistema de estrellas binarias muy joven, de menos de 1 millón de años, que se formó dentro de un núcleo denso (contorno ovalado) en la nube molecular de Perseo. Es probable que todas las estrellas se formen como binarios dentro de núcleos densos. (Imagen de la encuesta SCUBA-2 por Sarah Sadavoy, CfA).

 

“Estamos diciendo, sí, probablemente hubo un Némesis, hace mucho tiempo”, dijo el co-autor Steven Stahler, un astrónomo de la investigación de UC Berkeley.

“Hicimos una serie de modelos estadísticos para ver si podíamos dar cuenta de las poblaciones relativas de jóvenes estrellas individuales y binarios de todas las separaciones en la nube molecular de Perseo, y el único modelo que podría reproducir los datos era uno en el que todas las estrellas se forman inicialmente como binarios amplios. Estos sistemas entonces se encogen o se separan un millón de años después”.

En este estudio, “ancho” significa que las dos estrellas están separadas por más de 500 unidades astronómicas (UA), donde una unidad astronómica es la distancia media entre el Sol y la Tierra (150.000.000 Km). Un compañero binario ancho a nuestro sol habría estado 17 veces más lejos del sol (76.483.000.000 Km) que su planeta más distante hoy, Neptuno.

New evidence that all stars are born in pairs
Una imagen de radio de un sistema triple de estrellas que se forma dentro de un disco polvoriento en la nube molecular de Perseo obtenido por (ALMA) en Chile. Crédito: Bill Saxton, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), NRAO / AUI / NSF.

 

Basado en este modelo, el hermano del sol probablemente escapó y se mezcló con todas las otras estrellas en nuestra región de la galaxia de la Vía Láctea, para nunca más ser visto.

“La idea de que muchas estrellas se forman con un compañero se ha sugerido antes, pero la pregunta es: ¿cuántos?”, Dijo el primer autor Sarah Sadavoy, un compañero de la NASA Hubble en el Smithsonian Astrophysical Observatory. “Basado en nuestro modelo simple, decimos que casi todas las estrellas en su formación se forman con un compañero. La nube de Perseo se considera generalmente una región típica de formación de estrellas de baja masa, pero nuestro modelo necesita ser controlado también en otras nubes de formación de estrellas.

La idea de que todas las estrellas nacen en una litera tiene implicaciones más allá de la formación estelar, incluyendo los orígenes de las galaxias, dijo Stahler.

Stahler y Sadavoy publicaron sus hallazgos en abril en el servidor arXiv. Su trabajo ha sido aceptado para su publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

 

Estrellas nacidas en ‘núcleos densos’

Los astrónomos han especulado sobre los orígenes de sistemas binarios y de estrellas múltiples durante cientos de años, y en los últimos años han creado simulaciones por computadora de masas colapsantes de gas para entender cómo se condensan bajo la gravedad en estrellas. También han simulado la interacción de muchas estrellas jóvenes recientemente liberadas de sus nubes de gas. Hace varios años, una de estas simulaciones por ordenador de Pavel Kroupa de la Universidad de Bonn lo llevó a concluir que todas las estrellas nacen como binarios.

Sin embargo, la evidencia directa en las observaciones ha sido escasa. A medida que los astrónomos miran a las estrellas más jóvenes, encuentran una mayor proporción de binarios, pero por qué sigue siendo un misterio.

“La clave aquí es que nadie miraba antes de una manera sistemática en la relación de las estrellas jóvenes reales con las nubes que las generan”, dijo Stahler. “Nuestro trabajo es un paso adelante en la comprensión de cómo se forman los binarios y también el papel que juegan los binarios en la evolución estelar temprana. Ahora creemos que la mayoría de las estrellas, que son bastante similares a nuestro propio sol, se forman como binarios. Creo que tenemos la evidencia más sólida hasta la fecha para esta afirmación “.

Según Stahler, los astrónomos han sabido por varias décadas que las estrellas nacen dentro de capullos en forma de huevo llamados núcleos densos, que son rociados a través de nubes inmensas de frío, el hidrógeno molecular que son los viveros para las estrellas jóvenes. A través de un telescopio óptico, estas nubes parecen agujeros en el cielo estrellado, porque el polvo que acompaña al gas bloquea la luz tanto de las estrellas que forman dentro como de las estrellas detrás. Sin embargo, las nubes pueden ser observadas por radiotelescopios, ya que los granos de polvo frío emiten a estas longitudes de onda de radio, y las ondas de radio no son bloqueadas por el polvo.

New evidence that all stars are born in pairs
Una nube molecular oscura, Barnard 68, está llena de gas y polvo que bloquean la luz visible de las estrellas que se forman en el interior, así como estrellas y galaxias situadas detrás de él. Estos y otros viveros estelares, como la nube molecular de Perseo, sólo pueden ser observados por ondas de radio. Crédito: Equipo FORS, VLT de 8,2 metros Antu, ESO.

 

La nube molecular de Perseo es uno de estos viveros estelares, a unos 600 años luz de la Tierra y de unos 50 años luz de largo. El año pasado, un equipo de astrónomos completó un estudio que utilizó el Very Large Array, una colección de platos de radio en Nuevo México, para observar la formación de estrellas dentro de la nube. Llamada VANDAM, fue el primer estudio completo de todas las estrellas jóvenes en una nube molecular, es decir, estrellas de menos de 4 millones de años de antigüedad, incluyendo estrellas simples y múltiples hasta separaciones de unas 15 unidades astronómicas. Esto capturó todas las estrellas múltiples con una separación de más que aproximadamente el radio de la órbita de Urano (19 UA ) en nuestro sistema solar.

Stahler se enteró del estudio después de acercarse a Sadavoy, miembro del equipo VANDAM, y pidió su ayuda para observar estrellas jóvenes dentro de densos núcleos. El estudio de VANDAM produjo un censo de todas las estrellas Clase 0 – aquellas de menos de 500.000 años de antigüedad – y las estrellas de Clase I – aquellas entre aproximadamente 500.000 y 1 millón de años. Ambos tipos de estrellas son tan jóvenes que todavía no están quemando hidrógeno para producir energía.

Sadavoy tomó los resultados de VANDAM y los combinó con observaciones adicionales que revelan los capullos en forma de huevo alrededor de las estrellas jóvenes. Estas observaciones adicionales provienen del estudio del cinturón de Gould con SCUBA-2 en el James Clerk Maxwell Telescope en Hawai. Al combinar estos dos conjuntos de datos, Sadavoy fue capaz de producir un robusto censo de las poblaciones binarias y de una sola estrella en Perseo, convirtiendo a 55 estrellas jóvenes en 24 sistemas de múltiples estrellas, todos excepto cinco de ellos binarios y 45 estrellas únicas Sistemas.

Usando estos datos, Sadavoy y Stahler descubrieron que todos los sistemas binarios ampliamente separados – aquellos con estrellas separadas por más de 500 UA – eran sistemas muy jóvenes, que contenían dos estrellas Clase 0. Estos sistemas también tendían a alinearse con el eje largo del núcleo denso en forma de huevo. Las estrellas binarias Clase I ligeramente más antiguas estaban más juntas, muchas de ellas separadas por aproximadamente 200 UA, y no mostraban tendencia a alinearse a lo largo del eje del huevo.

“Esto no se ha visto antes ni ha sido probado, y es muy interesante”, dijo Sadavoy. “Todavía no sabemos muy bien lo que significa, pero no es aleatorio y hay que decir algo sobre la forma peculiar ovalada en que se forman los binarios amplios”.

Los núcleos en forma de huevo se derrumban en dos centros

Stahler y Sadavoy modelaron matemáticamente diversos escenarios para explicar esta distribución de estrellas, asumiendo tiempos típicos de formación, ruptura y encogimiento orbital. Llegaron a la conclusión de que la única manera de explicar las observaciones es asumir que todas las estrellas de masas alrededor de la del sol comienzan como binarios de clase 0 en núcleos densos en forma de huevo, después de lo cual un 60 por ciento se separó con el tiempo. El resto se encoge para formar binarios ajustados.

“A medida que el huevo se contrae, la parte más densa del huevo estará hacia el centro, y que forma dos concentraciones de densidad a lo largo del eje central”, dijo. “Estos centros de mayor densidad en algún momento se derrumban sobre sí mismos debido a su propia gravedad para formar estrellas Clase 0”.

“Dentro de nuestra imagen, las únicas estrellas de baja masa y sol no son primordiales”, agregó Stahler. “Son el resultado de la desintegración de binarios. “

Su teoría implica que cada núcleo denso, que típicamente comprende algunas masas solares, convierte el doble de material en estrellas que se pensaba anteriormente.

Stahler ha estado pidiendo a los astrónomos de radio que comparen núcleos densos con sus jóvenes estrellas incrustadas durante más de 20 años, con el fin de probar teorías sobre la formación de estrellas binarias. Los nuevos datos y el modelo son un comienzo, pero se necesita más trabajo  para entender la física detrás de esta regla.

Esos estudios pueden llegar pronto, porque las capacidades de un VLA ahora mejorado y el telescopio ALMA en Chile, además del estudio SCUBA-2 en Hawai, “finalmente nos dan los datos y las estadísticas que necesitamos. Esto va a cambiar nuestra comprensión de núcleos densos y las estrellas existentes dentro de ellos “, dijo Sadavoy.

New evidence that all stars are born in pairs
Esta imagen infrarroja del Telescopio Espacial Hubble contiene un objeto brillante, en forma de abanico (cuadrante inferior derecho) que se cree es una estrella binaria que emite pulsos de luz a medida que las dos estrellas interactúan. El sistema binario primitivo se localiza en la región IC 348 de la nube molecular de Perseo y fue incluido en el estudio por el equipo de Berkeley / Harvard. (Imagen: NASA, ESA y J. Muzerolle, STScI).

 

 

 

Fuente: Berkeley University of CaliforniaRobert Sanders, Media relations Berkeley News

 

 

 

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.