Explosiones de estrellas masivas que golpean la «espada» de Orión mapeadas con un detalle sin precedentes utilizando el telescopio de Hawái

Los astrónomos que utilizan el Observatorio W. M. Keck en la isla de Hawái han capturado las imágenes más detalladas y completas jamás tomadas de la zona donde la famosa constelación de Orión es atacada con radiación ultravioleta (UV) de estrellas jóvenes masivas.

Esta zona neutral irradiada, llamada Región de fotodisociación (PDR), está ubicada en la Barra de Orión dentro de la Nebulosa de Orión, un sitio activo de formación de estrellas que se encuentra en el medio de la «espada» que cuelga del «cinturón» de Orión. Cuando se ve a simple vista, la nebulosa a menudo se confunde con una de las estrellas de la constelación; cuando se ve con un telescopio, la nebulosa fotogénica se ve como un vivero estelar gaseoso brillante ubicado a 1.350 años luz de la Tierra.

«Fue emocionante ser el primero, junto con mis colegas del equipo del Telescopio Espacial James Webb ‘PDRs4All’, en ver las imágenes más nítidas de la Barra de Orión jamás tomadas en el infrarrojo cercano«, dijo Carlos Alvarez, astrónomo del Observatorio Keck. y coautor del estudio.

Debido a que la Nebulosa de Orión es la región de formación de estrellas masivas más cercana a nosotros y puede ser similar al entorno en el que nació nuestro sistema solar, el estudio de su PDR, el área calentada por la luz de las estrellas, es un lugar ideal para encontrar pistas sobre cómo las estrellas. y se crean los planetas.

«Observar las regiones de fotodisociación es como mirar nuestro pasado«, dijo Emilie Habart, profesora asociada del Institut d’Astrophysique Spatiale en la Universidad Paris-Saclay y autora principal de un artículo sobre este estudio. «Estas regiones son importantes porque nos permiten comprender cómo las estrellas jóvenes influyen en la nube de gas y polvo en la que nacen, particularmente en los sitios donde se forman estrellas, como el Sol«.

El estudio ha sido aceptado para su publicación en la revista Astronomy & Astrophysics, y está disponible en formato de preimpresión en arXiv.org.

Estas observaciones pioneras han ayudado en la planificación del programa de ciencia de lanzamiento temprano (ERS) del telescopio espacial James Webb (JWST) PDRs4All: retroalimentación radiativa de estrellas masivas (ID1288). El programa PDRs4All se describe en un artículo de Publicaciones de la Sociedad Astronómica del Pacífico de Berné, Habart, Peeters et al. (2022).

Metodología

Para sondear el PDR de Orión, el equipo PDRs4All utilizó la cámara de infrarrojo cercano (NIRC2) de segunda generación del Observatorio Keck en combinación con el sistema de óptica adaptativa del telescopio Keck II. Obtuvieron imágenes de la región con tanto detalle que los investigadores pudieron resolver espacialmente y distinguir las diferentes subestructuras de la barra de Orión, como crestas, filamentos, glóbulos y proplyds (discos de fotoevaporación iluminados externamente alrededor de estrellas jóvenes), que se formaron cuando la luz de las estrellas estalló. y esculpió la mezcla de gas y polvo de la nebulosa.

“Nunca antes habíamos podido observar a pequeña escala cómo las estructuras de materia interestelar dependen de sus entornos, en particular cómo se podrían formar sistemas planetarios en entornos fuertemente irradiados por estrellas masivas”, dijo Habart. «Esto puede permitirnos comprender mejor la herencia del medio interestelar en los sistemas planetarios, es decir, nuestros orígenes«.

Las estrellas jóvenes masivas emiten grandes cantidades de radiación ultravioleta que afectan la física y la química de su entorno local; Aún no se sabe bien cómo esta oleada de energía que las estrellas inyectan en sus nubes nativas impacta y da forma a la formación de estrellas.

Las nuevas imágenes del Observatorio Keck de la barra de Orión ayudarán a profundizar la comprensión de los astrónomos sobre este proceso porque revelan en detalle dónde el gas en su PDR cambia de gas ionizado caliente a gas atómico cálido y molecular frío. Mapear esta conversión es importante porque el gas molecular denso y frío es el combustible necesario para la formación de estrellas.

Que sigue

Estas nuevas observaciones del Observatorio Keck han informado los planes para las observaciones del JWST de la Barra de Orión, que se encuentra entre los objetivos del JWST y se espera que se observe en las próximas semanas.

“Uno de los aspectos más emocionantes de este trabajo es ver a Keck jugar un papel fundamental en la era JWST”, dijo Álvarez. “JWST podrá profundizar en la barra de Orión y otros PDR, y Keck será fundamental para validar los primeros resultados científicos de JWST. Juntos, los dos telescopios pueden proporcionar una visión única de las características del gas y la composición química de los PDR, lo que nos ayudará a comprender la naturaleza de estas fascinantes regiones plagadas de estrellas”.

Sobre NIRC2

La cámara de infrarrojo cercano, segunda generación (NIRC2) funciona en combinación con el sistema de óptica adaptativa Keck II para obtener imágenes muy nítidas en longitudes de onda del infrarrojo cercano, logrando resoluciones espaciales comparables o mejores que las logradas por el telescopio espacial Hubble en longitudes de onda ópticas. . NIRC2 es probablemente mejor conocido por ayudar a proporcionar una prueba definitiva de un agujero negro masivo central en el centro de nuestra galaxia. Los astrónomos también usan NIRC2 para mapear las características de la superficie de los cuerpos del sistema solar, detectar planetas que orbitan alrededor de otras estrellas y estudiar la morfología detallada de galaxias distantes.

Sobre la óptica adaptativa

El Observatorio W. M. Keck es un líder distinguido en el campo de la óptica adaptativa (AO), una tecnología innovadora que elimina las distorsiones causadas por la turbulencia en la atmósfera terrestre. El Observatorio Keck fue pionero en el uso astronómico de la estrella guía natural (NGS) y la óptica adaptativa de la estrella guía láser (LGS AO) y los sistemas actuales ahora brindan imágenes de tres a cuatro veces más nítidas que el telescopio espacial Hubble en longitudes de onda del infrarrojo cercano. AO ha fotografiado los cuatro planetas masivos que orbitan la estrella HR8799, medido la masa del agujero negro gigante en el centro de nuestra Vía Láctea, descubierto nuevas supernovas en galaxias distantes e identificado las estrellas específicas que fueron sus progenitores. El apoyo para esta tecnología fue proporcionado generosamente por la Fundación Bob y Renee Parsons, la Fundación Change Happens, la Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Astronómica Mt. Cuba, la NASA, la NSF y la Fundación W. M. Keck.

Acerca del observatorio W. M. KECK

Los telescopios del Observatorio W. M. Keck se encuentran entre los más productivos científicamente de la Tierra. Los dos telescopios ópticos/infrarrojos de 10 metros en la cima de Maunakea en la isla de Hawái cuentan con un conjunto de instrumentos avanzados que incluyen generadores de imágenes, espectrógrafos de objetos múltiples, espectrógrafos de alta resolución, espectrómetros de campo integral y sistemas de óptica adaptativa de estrellas guía láser líderes en el mundo. . Algunos de los datos presentados en este documento se obtuvieron en el Observatorio Keck, que es una organización privada sin fines de lucro 501(c) 3 operada como una asociación científica entre el Instituto de Tecnología de California, la Universidad de California y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio. El Observatorio fue posible gracias al generoso apoyo financiero de la Fundación W. M. Keck. Los autores desean reconocer y reconocer el papel cultural muy significativo y la reverencia que la cumbre de Maunakea siempre ha tenido dentro de la comunidad nativa de Hawái. Somos muy afortunados de tener la oportunidad de realizar observaciones desde esta montaña.

Referencia

• Emilie Habart et al. «High angular resolution near-IR view of the Orion Bar revealed by Keck/NIRC2«. Astronomy & Astrophysics. [PDF]  https://arxiv.org/pdf/2206.08245.pdf