Primera detección de chorros protoestelares en el confín de la galaxia

Astrónomos han obtenido información sobre la formación estelar al capturar la primera detección con resolución espacial de chorros y erupciones protoestelares en la región exterior de la Vía Láctea.

El descubrimiento, realizado con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), reveló que, si bien la física fundamental de la formación estelar permanece invariable en diferentes entornos galácticos, se observan diferentes características químicas o composición del polvo en la fuente galáctica exterior.

La investigación se centró en la fuente protoestelar Sh 2-283-1a SMM1, ubicada a unos 7,9 kiloparsecs (26.000 años luz) del Sol y a 15,7 kiloparsecs (51.000 años luz) del centro galáctico.

Esta región exterior de la galaxia contiene solo alrededor de un tercio de los elementos pesados presentes cerca del Sol. Estos entornos de baja metalicidad se asemejan a los de la Vía Láctea primitiva, lo que convierte a este sitio en un excepcional laboratorio natural para comprender el proceso de formación estelar en entornos primitivos.

Las observaciones de ALMA revelaron un sorprendente sistema bipolar: estrechos chorros de gas a alta velocidad que emanan de la protoestrella, rodeados de flujos de salida más amplios y lentos. Este estudio rastreó el movimiento del gas hacia y desde la Tierra utilizando contornos azules y rojos, respectivamente.

El análisis de la estructura de velocidad reveló que los chorros son episódicos en lugar de continuos. En lugar de un flujo constante, la protoestrella experimenta ráfagas de eyección de masa que se repiten cada 900-4.000 años. Este ritmo intermitente regula el crecimiento estelar, permitiéndole acrecentar material de su disco a la vez que expulsa el exceso de masa y momento angular.

Aunque se han observado eyecciones episódicas en regiones cercanas de formación estelar, este estudio informó por primera vez de dicha actividad en una fuente a más de 15 kiloparsecs del centro galáctico.

"Al analizar los chorros y las emanaciones en una protoestrella tan lejana en la galaxia, podemos observar que la misma física que moldea las estrellas cercanas al Sol también opera en entornos de baja metalicidad. Este descubrimiento abre una oportunidad única para avanzar fundamentalmente en nuestra comprensión del nacimiento de las estrellas en diversos entornos cósmicos", afirmó en un comunicado el autor principal, Toki Ikeda, de la Universidad de Niigata.

La composición química de los chorros refleja su inusual entorno. Las mediciones de monóxido de carbono (CO) y monóxido de silicio (SiO) muestran que la relación N(SiO)/N(CO) parece ser menor en el núcleo protoestelar de la galaxia exterior que en fuentes comparables de la galaxia interior.

Esto sugiere que la química de choque o las propiedades del polvo difieren en la galaxia exterior, donde los elementos pesados ??son escasos. El hallazgo refuerza la idea de que la física de la formación estelar es universal, mientras que la composición química varía según las condiciones locales.

Análisis posteriores clasificaron a Sh 2-283-1a SMM1 como un núcleo caliente, es decir, una región compacta, cálida y químicamente rica que rodea una estrella en formación. Esto marca la segunda detección de un núcleo caliente en la galaxia exterior, lo que pone de relieve la rareza de regiones químicamente tan complejas tan alejadas del centro galáctico.

El equipo estimó además que la luminosidad de la protoestrella es aproximadamente 6700 veces la del Sol, lo que la sitúa en la categoría de masa intermedia a alta.

"Encontrar una estructura de chorro tan limpia en la galaxia exterior fue inesperado", afirmó Takashi Shimonishi, coautor de la Universidad de Niigata. "Aún más emocionante, se descubrió que la protoestrella alberga moléculas orgánicas complejas, lo que abre nuevas oportunidades para estudiar la formación estelar en entornos más primitivos desde perspectivas tanto físicas como químicas". Más allá de Sh 2-283-1a SMM1, ALMA también detectó flujos moleculares de cuatro protoestrellas adicionales en la galaxia exterior, lo que confirma que la formación estelar en estas regiones remotas es activa y generalizada.

Estos hallazgos tienen importantes implicaciones para la astrofísica. Al resolver los chorros y los flujos de una protoestrella en un entorno de baja metalicidad, el estudio confirma que el patrón de formación estelar se mantiene en toda la Vía Láctea, independientemente de su composición química. Además, las distintivas firmas químicas de los flujos ofrecen una visión de las diversas condiciones que moldearon las primeras generaciones de estrellas, según los autores.