Una investigación, liderada por el chileno Dr. Vicente Villanueva, Investigador Postdoctoral del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) y astrónomo de la Universidad de Concepción, permitiría conocer la vida y la formación de las estrellas en condiciones extremas dentro del universo local.
El trabajo fue aplicado dentro de la galaxia M82 (o conocida como “Galaxia del Cigarro”), la galaxia con una formación estelar explosiva más cercana a la Vía Láctea.
El estudio, publicado recientemente por la revista Astronomy & Astrophysics, cuenta también con la participación del Dr. Rodrigo Herrera-Camus, Investigador Asociado al CATA y profesor de la Universidad de Concepción. Ambos, junto al Dr. Alberto Bolatto de la Universidad de Maryland (investigador a cargo de la adquisición de los datos), presentaron nuevas observaciones tomadas con el instrumento MIRI (Mid InfraRed Imager) a bordo del telescopio espacial James Webb (JWST), y complementados con datos del Northern Extended Millimeter Array (NOEMA), ubicado en Europa.
Los astrónomos se centraron en M82 por su proximidad a la Vía Láctea la que se encuentra a una distancia aproximada de 11.7 millones de años luz, y que experimenta fuertes vientos galácticos, y ha servido como un excelente análogo de las galaxias formadoras de estrellas en el universo temprano.
El objetivo fue estudiar la emisión de partículas de polvo conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), las que se detectan a distintas longitudes de ondas dependiendo de su tamaño, y del monóxido de carbono (CO), molécula trazadora del combustible inmediato para la formación de estrellas. Ambas entregan información acerca de la energía que se está emitiendo en las galaxias y las condiciones físicas que albergan.
“Lo que sucede en estas galaxias es que tienen mucha inyección de energía, porque hay muchas estrellas formándose y, por lo tanto, se emite mucha radiación. Estas partículas (los PAH) en M82 se excitan de manera distinta que en otras galaxias con tasas de formación estelar similar a la Vía Láctea, donde las más pequeñas son más difíciles de excitar que las grandes.
Lo relevante de este estudio es que hemos comparado las relaciones que existen entre el gas molecular, que es el combustible más inmediato para formar estrellas, y las emisiones de polvo de estas nubes moleculares (también esencial para la formación estelar) entre galaxias normales y M82”, comenta Vicente Villanueva.
El investigador destaca el trabajo realizado con el telescopio James Webb usando MIRI en el rango 7.7 -11.3 micrómetros, del cual se obtuvieron las imágenes en los filtros F770W y F1130W que permitieron analizar como nunca antes las emisiones de PAH y CO para compararlas entre sí.
La investigación de la emisión de estas moléculas es crucial porque permite a los astrónomos analizar la composición del medio interestelar, las condiciones energéticas y dinámicas en la formación estelar en galaxias como la “Galaxia del Cigarro”. Además, al observar estas características, se puede inferir información sobre los procesos de formación de estrellas y cómo el ambiente afecta la química del gas y el polvo en las galaxias.
“El polvo juega un rol clave en las galaxias, ya que es una forma de darle más elementos pesados al medio interestelar. Cuando éste está presente, a pesar de representar una mínima fracción del material interestelar, cambia mucho la física de las estrellas porque aumentan la opacidad de las atmósferas, no permitiendo que las estrellas crezcan demasiado cuando se están formando.
Como consecuencia, las estrellas en formación terminan siendo de tamaños medianos como nuestro Sol, el cual nació de una nube molecular que tenía mucho polvo”, enfatiza Villanueva.
El investigador CATA afirma que uno de los resultados importantes del estudio es que “cuando uno compara la relación lineal (casi ‘uno a uno’) que se ve en galaxias normales entre la emisión de PAH y CO, notamos que estas relaciones varían en el ambiente extremo de M82, dando pistas hacia mecanismos energéticos distintos y capaces de alterar el medio interestelar de manera aún más significativa”.
Aún así, el astrónomo enfatiza que estudios similares también buscan responder otras interrogantes abiertas que ha dejado este trabajo. Entre otras, se necesita verificar si las partículas de polvo ayudan a remover de las galaxias las nubes moleculares que forman estrellas, y en consecuencia ir apagando la formación de nuevas estrellas o simplemente excitar violentamente estas estructuras para finalmente destruirlas.
Rol de Chile a largo plazo en estas investigaciones
Esta investigación ofrece nueva información sobre cómo el entorno galáctico y las partículas presentes pueden afectar la formación estelar, a la vez que proporciona pistas sobre la evolución de galaxias similares en el universo temprano. Este tipo de estudios es esencial para avanzar en la comprensión sobre la formación de estrellas y la dinámica de las galaxias a lo largo del tiempo.
Villanueva comenta que gracias al JWST se pudieron obtener y analizar las imágenes de emisión de los hidrocarburos y el monóxido de carbono presente en estas observaciones.
“En Chile hay muchos proyectos que ya se están construyendo y que van a romper récords en términos de acceso a observaciones del universo temprano. Proyectos como el Extremely Large Telescope (ELT), Giant Magellan Telescope (GMT) y Vera Rubin van a generar información detallada como ninguna combinación de telescopios en la historia de la humanidad ha consolidado hasta ahora.
Chile se convertirá prácticamente en los ‘ojos hacia los cielos’ más importante del mundo en las próximas décadas, y esto supone un desafío tanto tecnológico como político para nuestro país; sin duda necesitamos estar a la altura de dicha contienda”, destacó el Investigador postdoctoral CATA - UdeC.
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