Dos astrónomos de Grecia han logrado modelar la estructura tridimensional de una nube de gas interestelar, y descubrieron que es del orden de 10 veces más espaciosa de lo que originalmente apareció.
La forma y la estructura de Musca, descritas en la revista Science, podrían ayudar a los científicos a investigar los misteriosos orígenes y la evolución de las estrellas y, por extensión, los planetas que las rodean.
Encontrar la estructura tridimensional de tales nubes "ha sido un 'santo grial' en los estudios del medio interestelar desde hace muchos años", dijo el autor principal Konstantinos Tassis, un astrofísico de la Universidad de Creta.
Las nubes interestelares sirven como cunas celestiales para las estrellas nacientes, que se condensan a partir de estos enormes conglomerados de gas y polvo. Estas nubes frías, polvorientas e imantadas pueden alcanzar un millón de veces la masa del sol. Pero debido a que están llenos de hidrógeno molecular que bloquea la luz de las estrellas de fondo, por lo general aparecen como agujeros en un cielo nocturno brillante. Se estudian más fácilmente con luz infrarroja.
Pero incluso en la luz infrarroja, estas nubes son difíciles de estudiar porque solo podemos verlas como estructuras planas, aunque en realidad son tridimensionales. Sabemos muy poco acerca de cuán densos son, qué forma tienen y cómo están organizados en su interior.
"Todo tipo de procesos físicos y químicos diferentes tienen lugar en su interior, y como resultado, el proceso de formación estelar es poco conocido", dijo Tassis en un correo electrónico. "¿Cómo se rompe una nube gigante de un millón de masas solares en pedazos más pequeños, y cómo estos fragmentos se condensan en estrellas similares a nuestro sol? ¿Qué hace que una nube forme muchas estrellas pequeñas o unas pocas más grandes?"
"Estos problemas, aunque están directamente relacionados con la cuestión del origen de nuestro sol, nuestro planeta y, en última instancia, a nosotros mismos, son todavía un misterio", agregó.
Hace aproximadamente una década, Paul Goldsmith, del Laboratorio de Propulsión a Chorro en La Cañada Flintridge, descubrió extraños mechones parecidos a pelos que rodeaban tales nubes de gas, más bien como los cilios de una bacteria. En medio del caos de una nube de gas, estas estructuras ordenadas llamaron la atención de los astrónomos. ¿Cómo se formaron y por qué?
Mientras realizaba su trabajo de doctorado en la Universidad de Creta, el autor principal, Aris Tritsis (ahora becario postdoctoral de la Universidad Nacional de Australia), concluyó que estas estriaciones en realidad eran causadas por ondas magnéticas que dejaban su huella en el gas de la nube.
"Fue entonces cuando nos dimos cuenta de que estas estrías podrían codificar una vibración global si la nube está aislada, una 'canción', un patrón de frecuencias que podría revelar la verdadera forma tridimensional de la nube", dijo Tassis.
Para tratar de usar esas ondas magnetosónicas para comprender la forma de una nube interestelar, extrajeron datos del Observatorio Espacial Herschel infrarrojo de la Agencia Espacial Europea, que puede ver el infrarrojo. Se enfocaron en Musca, que se encuentra en el Hemisferio Sur aproximadamente a 500 años luz de la Tierra.
Musca, una nube filamentosa que es larga y delgada, era un objetivo ideal porque estaba relativamente aislada. Esto significa que es poco probable que sus estrías hayan sido deformadas por el "ruido" proveniente de las estructuras cercanas, dijo Tassis.
Debido a que las ondas están básicamente atrapadas dentro de la nube interestelar, la longitud de onda realmente contendrá información sobre sus dimensiones. Después de usar las estrías para determinar la longitud de onda de esta "vibración global", los científicos pudieron determinar cuál era la verdadera forma de esta nube de gas.
Desde nuestro punto de vista, Musca parece una aguja. Pero las ondas magnetosónicas revelaron que la nube de gas en realidad tenía la forma de un panqueque, una que estábamos viendo desde el borde. Con todo, la nube parece medir aproximadamente 24 años luz de ancho por 18 años luz de ancho y un año luz de espesor.
"De la misma manera que una flauta piccolo produce un sonido muy diferente al de una tuba (el aire vibra con diferentes frecuencias en los dos casos porque la forma y el tamaño de los instrumentos son muy diferentes), una nube en forma de tortita vibra en una una melodía muy diferente a la de una nube en forma de aguja ", dijo Tassis. "Musca vibra muy claramente como un panqueque, no como una aguja. No es un efecto sutil, ¡es asombroso!"
Esto significaba que la nube de gas era mucho más voluminosa de lo que habían pensado anteriormente, más o menos del orden de 10 veces más grande, dijo Tassis. Y debido a que la misma cantidad de gas llenó ese espacio más grande de lo esperado, significó que la nube era mucho menos densa de lo que los científicos esperaban.
"Fue una gran sorpresa para nosotros", dijo Tassis. "Musca ha sido considerada el prototipo filamentoso, una nube parecida a una aguja. En cambio, es realmente un panqueque, visto de lado. Esto altera por completo nuestra comprensión del equilibrio de fuerzas que actúa sobre Musca y media su proceso de formación de estrellas".
Por un lado, una nube de gas menos densa tendría una tasa mucho menor de formación de estrellas. Además de eso, la demografía molecular de las nubes más dispersas es diferente de las más densas. Las nubes densas, por ejemplo, tienen más probabilidades de tener moléculas a base de nitrógeno, como el amoniaco.
La forma de una nube también puede ser muy reveladora: las fuerzas magnéticas crean nubes parecidas a las de un panqueque, la turbulencia forma nubes parecidas a agujas y las fuerzas térmicas dan lugar a nubes redondeadas y puntiagudas, dijo Tassis. Si los científicos ahora pueden comenzar a representar más de estas nubes en tres dimensiones, no confundirán una nube en forma de aguja con una en forma de aguja. Eso significa que comenzarán a tener una idea mucho mejor de las fuerzas en juego.
"Ahora que sabemos que Musca es un panqueque, sabemos que al menos para esta nube en particular, las fuerzas magnéticas deben jugar un papel clave en el proceso de formación de estrellas que tiene lugar en su interior", dijo Tassis.
Armados con el conocimiento de la estructura tridimensional de Musca, otros científicos ahora pueden obtener más información sobre las propiedades químicas y físicas de esta nube de gas interestelar.
"Con su estructura 3-D revelada, Musca ahora actuará como un prototipo de laboratorio para estudiar la formación de estrellas con mayor detalle que nunca antes", dijo Tassis. "La saga de la formación Musca-estrella recién está comenzando, y este es un desarrollo muy emocionante que va más allá de este descubrimiento en particular".
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