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Las simulaciones muestran cómo las ondas de choque que se propagan a través de una nube molecular magnetizada pueden esculpir filamentos radiales, canalizando el gas hacia un denso núcleo central donde se forman las estrellas. | Crédito: Izquierda: MSN Kumar, ESA/Herschel, NASA/JPL-Caltech (Spitzer); Derecha: S. Nozaki y S. Inutsuka
Algunas de las zonas de formación estelar más espectaculares de la galaxia se asemejan a gigantescas ruedas cósmicas, con estructuras radiales que, según los científicos, fueron moldeadas por ondas de choque procedentes de explosiones estelares y potentes vientos estelares.
Utilizando potentes modelos 3D, investigadores de la Universidad de Kyushu y la Universidad de Nagoya en Japón han descubierto que las ondas de choque que se propagan a través de gigantescas nubes de gas pueden esculpir filamentos con forma de radios, que se observan con frecuencia alrededor de las estrellas recién nacidas. Según la Universidad de Kyushu, estos hallazgos podrían ayudar a explicar el origen de los llamados sistemas de "núcleo y filamento": vastas regiones de formación estelar donde largas corrientes de gas irradian hacia un denso núcleo central, creando un patrón que recuerda a los radios de una rueda.
«Las estrellas nacen dentro de nubes moleculares: vastas y frías nubes de gas que se desplazan por el espacio», declaró Shingo Nozaki, autor principal del estudio. «Pero solo se forman en las partes más frías y densas de estas regiones de formación estelar, donde el gas puede comprimirse por su propia gravedad. En algunas de estas regiones, el gas se organiza en estructuras características de centro y ramificaciones, conocidas como sistemas de filamentos centrales (HFS, por sus siglas en inglés)«.
Los astrónomos han observado estas estructuras en toda la Vía Láctea, pero el mecanismo preciso por el cual se formaron seguía siendo una incógnita. Un equipo de investigadores utilizó modelos magnetohidrodinámicos 3D avanzados para reconstruir este proceso, demostrando que las ondas de choque que se propagan a través de nubes moleculares gigantes pueden crear de forma natural la sorprendente arquitectura en forma de rueda observada en algunas de las regiones de formación estelar más activas de la galaxia, según reveló el estudio.
Muchas regiones de formación estelar contienen filamentos estrechos que canalizan el material hacia el interior, hacia las densas regiones centrales donde se produce la formación estelar. Comprender cómo se forman estos filamentos es fundamental para entender cómo se acumula el gas y, finalmente, cómo colapsa para formar nuevas estrellas.
Para el estudio, los científicos crearon una nube molecular virtual impregnada de campos magnéticos y realizaron simulaciones en la supercomputadora ATERUI III, diseñada para la investigación astronómica. Primero observaron cómo la gravedad atraía los campos magnéticos hacia el interior, creando una configuración en forma de reloj de arena. Posteriormente, el equipo expuso la nube a una onda de choque interestelar simulada, similar a las generadas por remanentes de supernovas en expansión o potentes vientos estelares. El resultado fue un sistema de "núcleo-filamento" extraordinariamente realista.
A medida que la onda de choque se propagaba a través de la nube, colisionaba con distintas secciones del campo magnético deformado en diferentes ángulos, creando ondas de choque oblicuas que amplificaban secciones del campo y determinaban las trayectorias preferidas para el flujo de gas. Con el tiempo, estos canales canalizaron el material en filamentos alargados que se extendían hacia el núcleo central, formando la estructura radial visible a través de un telescopio.
Las simulaciones también rastrearon el movimiento de la materia en las regiones de formación estelar. El gas denso tiende a fluir a lo largo de los filamentos, acelerándose a medida que se acerca al centro, mientras que la materia menos densa entre los radios permanece relativamente estacionaria. Según los investigadores, este comportamiento podría ayudar a explicar por qué solo una pequeña fracción del gas en las nubes moleculares llega a formar estrellas, según el comunicado.
La modelización de las interacciones entre la gravedad, los campos magnéticos y las ondas de choque a lo largo de millones de años permite a los investigadores estudiar procesos que, de otro modo, serían difíciles de observar directamente. Futuros estudios analizarán una gama más amplia de estructuras de nubes y condiciones de propagación de ondas de choque, lo que podría aclarar por qué los sistemas núcleo-filamento varían en la Galaxia y aportar nuevas perspectivas sobre la formación de estrellas masivas y cúmulos estelares. Los resultados también apuntan a un ciclo cósmico más amplio de destrucción y creación, en el que las ondas de choque de las estrellas moribundas contribuyen a moldear el entorno en el que nacen las nuevas estrellas.
Los resultados de su investigación se publicaron el 18 de marzo en The Astrophysical Journal Letters.