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¿Por qué se apaga la formación de estrellas masivas en los centros galácticos?

27 Nov. 2017

Un estudio cuya primera autora es una investigadora del IAC y que se publica hoy en Nature Astronomy apunta al papel del campo magnético como responsable de decelerar el ritmo de formación de este tipo de estrellas en el centro de las galaxias, y sin el cual se cuestionaría el modelo del “Big Bang”.

Los campos magnéticos controlan el colapso de las nubes moleculares en el anillo nuclear de la galaxia NGC 1097. Como resultado, la formación de estrellas masivas se suprime en zonas de fuerte campo magnético (contornos). Crédito: Gabriel Pérez, SMM (IAC).

El modelo cosmológico que tomamos de referencia en la actualidad para explicar el Universo, el modelo del "Big Bang", pretende describir todos los fenómenos que observamos, incluyendo las galaxias y su evolución desde los periodos más antiguos hasta nuestros días. Uno de los principales problemas que enfrenta es que predice una tasa de formación estelar -velocidad a la que nacen nuevas estrellas- demasiado alta, pues a ese ritmo todo el gas y polvo galáctico debería haberse convertido en estrellas cuando el Universo sólo tenía una fracción de su edad actual, unos 13.800 millones de años. Sin embargo, más de la mitad de las galaxias que vemos, principalmente las espirales, están formando estrellas activamente ahora mismo. Esta discordancia entre la predicción teórica y la observación ha obligado a investigar más de cerca los procesos que pueden retrasar el ritmo al que nacen las estrellas, conocidos como procesos de "supresión de la formación estelar". Sin ellos, el modelo del Big Bang que tomamos por válido falla.

Se han propuesto varios mecanismos que podrían "apagar" la formación estelar como, por ejemplo, la "retroalimentación" de las supernovas en cúmulos estelares masivos que "rompe" las nubes moleculares formadoras de estrellas, pero sigue siendo fundamental medir y verificar otros posibles procesos. Uno de ellos, recogido en un artículo publicado hoy en la revista Nature Astronomy y dirigido por la investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Fatemeh Tabatabaei, señala a los campos magnéticos como responsables de que las estrellas se formen más lentamente.

Al investigar en detalle los parámetros de formación estelar de la región central de la galaxia espiral NGC 1097, concluyeron que un campo magnético relativamente grande puede ralentizar la formación de nuevas estrellas, ya que estos campos "presionan" las nubes moleculares, frenando o deteniendo su tendencia a colapsar y a crear nuevas estrellas. Pero los resultados del estudio han sido aún más reveladores, ya que han demostrado que este mecanismo está sucediendo alrededor del centro de NGC 1097. Para ello han combinado observaciones tomadas con el Telescopio Espacial Hubble (HST) en el visible con observaciones en radio con el Very Large Array (VLA) y Submillimeter Array (SMA) para explorar el efecto de la turbulencia, la radiación estelar y el campo magnético para la formación de estrellas masivas en el anillo que rodea el núcleo de la galaxia. Este anillo contiene unas zonas claramente diferenciadas donde las estrellas se están formando dentro de enormes y complejas nubes moleculares. El hallazgo principal que obtuvieron fue una relación inversa entre la tasa de formación estelar en una nube molecular dada y su campo magnético: cuanto más grande es el campo magnético, más lenta es la velocidad de formación estelar.

"Para conseguirlo, tuvimos que separar el campo magnético y su energía de otras fuentes energéticas en el medio interestelar, que son la energía térmica, y la general no térmica pero no magnética", explica Fatemeh Tabatabaei. "Solamente combinando observaciones de alta calidad en diferentes longitudes de onda podíamos lograrlo, y cuando separamos estas fuentes energéticas el efecto del campo magnético fue sorprendentemente claro". En este mismo sentido, Almudena Prieto, también investigadora del IAC y otra de las autoras de la investigación añade que "aunque he estado trabajando en la zona central de NGC 1097 en el óptico y en el infrarrojo durante algún tiempo, solo cuando tuvimos en cuenta el campo magnético pudimos percatarnos de su relevancia en la disminución del ritmo al que se forman las estrellas".

Las consecuencias de su hallazgo son significativas y arrojan luz sobre varios "puzzles astrofísicos" interrelacionados. En primer lugar, como el campo magnético no permite que las nubes moleculares muy grandes colapsen y formen estrellas, estas solo podrían surgir después de que las primeras se dividan en nubes más pequeñas. Esto significaría que las estrellas que se forman en estas circunstancias son de menor tamaño que en otras zonas de las galaxias. La tendencia de las galaxias muy masivas a albergar más estrellas pequeñas en sus centros es un descubrimiento reciente y, en cierto modo, aún controvertido, pero reforzado por esta investigación. También es interesante que la presencia de agujeros negros supermasivos en los núcleos galácticos tienden a realzar el campo magnético a su alrededor, de modo que este mecanismo de extinción debe ser más eficaz en esas zonas centrales.

Artículo:Discovery of massive star formation quenching by non-thermal effects in the center of NGC 1097” por F. S. Tabatabaei et al. DOI: http://dx.doi.org/10.1038/S41550-017-0298-7

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