Hubble encuentra estrellas en espiral, proporcionando una visión del universo primitivo

A la naturaleza le gustan las espirales, desde el remolino de un huracán hasta los discos protoplanetarios en forma de molinete alrededor de estrellas recién nacidas, hasta los vastos reinos de las galaxias espirales en todo nuestro universo.

Ahora los astrónomos están desconcertados al encontrar estrellas jóvenes que están girando en espiral hacia el centro de un cúmulo masivo de estrellas en la Pequeña Nube de Magallanes, una galaxia satélite de la Vía Láctea.

El brazo exterior de la espiral en este enorme vivero estelar de forma extraña llamado NGC 346 puede estar alimentando la formación de estrellas en un movimiento de gas y estrellas similar al de un río. Esta es una forma eficiente de impulsar el nacimiento de estrellas, dicen los investigadores.

La Pequeña Nube de Magallanes tiene una composición química más simple que la Vía Láctea, lo que la hace similar a las galaxias que se encuentran en el universo más joven, cuando los elementos más pesados eran más escasos. Debido a esto, las estrellas en la Pequeña Nube de Magallanes se calientan más y se quedan sin combustible más rápido que en nuestra Vía Láctea.

Aunque es un representante del universo primitivo, a 200.000 años luz de distancia, la Pequeña Nube de Magallanes es también uno de nuestros vecinos galácticos más cercanos.

Aprender cómo se forman las estrellas en la Pequeña Nube de Magallanes ofrece un nuevo giro sobre cómo una tormenta de fuego de nacimiento de estrellas pudo haber ocurrido temprano en la historia del universo, cuando estaba experimentando un «baby boom» alrededor de 2 a 3 mil millones de años después del big bang (el universo tiene ahora 13.800 millones de años).

Los nuevos resultados encuentran que el proceso de formación de estrellas allí es similar al de nuestra propia Vía Láctea.

Con solo 150 años luz de diámetro, NGC 346 cuenta con la masa de 50.000 soles. Su forma intrigante y su rápida tasa de formación estelar han desconcertado a los astrónomos. Se necesitó el poder combinado del Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral para desentrañar el comportamiento de este nido estelar de aspecto misterioso.

«Las estrellas son las máquinas que esculpen el universo. No tendríamos vida sin las estrellas y, sin embargo, no entendemos completamente cómo se forman«, explicó la líder del estudio, Elena Sabbi, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. «Tenemos varios modelos que hacen predicciones, y algunas de estas predicciones son contradictorias. Queremos determinar qué regula el proceso de formación de estrellas, porque estas son las leyes que necesitamos para comprender también lo que vemos en el universo primitivo«.

Los investigadores determinaron el movimiento de las estrellas en NGC 346 de dos maneras diferentes. Usando el Hubble, Sabbi y su equipo midieron los cambios en las posiciones de las estrellas durante 11 años. Las estrellas en esta región se mueven a una velocidad promedio de 2000 millas por hora, lo que significa que en 11 años se mueven 200 millones de millas. Esto es aproximadamente 2 veces la distancia entre el Sol y la Tierra.

Pero este cúmulo está relativamente lejos, dentro de una galaxia vecina. Esto significa que la cantidad de movimiento observado es muy pequeña y, por lo tanto, difícil de medir. Estas observaciones extraordinariamente precisas fueron posibles solo gracias a la exquisita resolución y alta sensibilidad del Hubble. Además, la historia de observaciones de tres décadas del Hubble proporciona una línea de base para que los astrónomos sigan los movimientos celestes diminutos a lo largo del tiempo.

El segundo equipo, dirigido por Peter Zeidler de AURA/STScI para la Agencia Espacial Europea, utilizó el instrumento Explorador Espectroscópico de Unidades Múltiples (MUSE) del VLT con base en tierra para medir la velocidad radial, que determina si un objeto se acerca o se aleja de un observador.

«Lo que fue realmente sorprendente es que usamos dos métodos completamente diferentes con diferentes instalaciones y básicamente llegamos a la misma conclusión, independientes entre sí«, dijo Zeidler. «Con Hubble, puedes ver las estrellas, pero con MUSE también podemos ver el movimiento del gas en la tercera dimensión, y eso confirma la teoría de que todo gira en espiral hacia adentro«.

Pero ¿por qué una espiral?

«Una espiral es realmente la forma buena y natural de alimentar la formación estelar desde el exterior hacia el centro del cúmulo«, explicó Zeidler. «Es la forma más eficiente en que las estrellas y el gas que alimentan más formación estelar pueden moverse hacia el centro«.

La mitad de los datos del Hubble para este estudio de NGC 346 son de archivo. Las primeras observaciones se tomaron hace 11 años. Recientemente se repitieron para rastrear el movimiento de las estrellas a lo largo del tiempo. Dada la longevidad del telescopio, el archivo de datos del Hubble ahora contiene más de 32 años de datos astronómicos que impulsan estudios a largo plazo sin precedentes.

«El archivo del Hubble es realmente una mina de oro«, dijo Sabbi. «Hay tantas regiones de formación de estrellas interesantes que el Hubble ha observado a lo largo de los años. Dado que el Hubble está funcionando tan bien, podemos repetir estas observaciones. Esto realmente puede mejorar nuestra comprensión de la formación de estrellas«.

Los hallazgos de los equipos aparecieronel 8 de septiembre en The Astrophysical Journal.

Las observaciones con el Telescopio Espacial James Webb de la NASA deberían ser capaces de identificar estrellas de menor masa en el cúmulo, brindando una visión más holística de la región. Durante la vida útil de Webb, los astrónomos podrán repetir este experimento y medir el movimiento de las estrellas de baja masa. Luego podrían comparar las estrellas de gran masa y las estrellas de baja masa para finalmente aprender el alcance total de la dinámica de este vivero.

Referencias

• E. Sabbi et al «The Internal Proper Motion Kinematics of NGC 346: Past Formation and Future Evolution«. 2022 ApJ 936 135 https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac8005
• Peter Zeidler et al «The Internal Line-of-Sight Kinematics of NGC 346: The Rotation of the Core Region«. 2022 ApJ 936 136. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac8004

A la naturaleza le gustan las espirales, desde el remolino de un huracán hasta los discos protoplanetarios en forma de molinete alrededor de estrellas recién nacidas, hasta los vastos reinos de las galaxias espirales en todo nuestro universo. Ahora los astrónomos están desconcertados al encontrar estrellas jóvenes que están girando en espiral hacia el centro de un cúmulo masivo de estrellas en la Pequeña Nube de Magallanes, una galaxia satélite de la Vía Láctea.
Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA; Productor principal: Paul Morris