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Durante mucho tiempo, los científicos han entendido que las estrellas se forman cuando la materia interestelar dentro de las nubes gigantes de hidrógeno molecular sufre un colapso gravitacional. ¿Cómo mantienen las nubes de gas y polvo que alimentan su crecimiento sin volarlo todo? Sin embargo, el problema resulta ser menos misterioso de lo que parecía. Un estudio publicado esta semana en la revista Science muestra cómo puede desarrollarse el crecimiento de una estrella masiva a pesar de la presión de radiación que fluye hacia afuera que excede la fuerza gravitacional que empuja el material hacia adentro.
Los nuevos hallazgos también explican por qué las estrellas masivas tienden a ocurrir en sistemas binarios o múltiples, dijo el autor principal Mark Krumholz, profesor asistente de astronomía y astrofísica en la Universidad de California, Santa Cruz. Los coautores son Richard Klein, Christopher McKee y Stella Offner de UC Berkeley y Andrew Cunningham del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
La presión de radiación es la fuerza ejercida por la radiación electromagnética en las superficies que golpea. Este efecto es insignificante para la luz ordinaria, pero se vuelve significativo en el interior de las estrellas debido a la intensidad de la radiación. En las estrellas masivas, la presión de radiación es la fuerza dominante que contrarresta la gravedad para evitar un mayor colapso de la estrella.
"Cuando se aplica la presión de radiación de una estrella masiva al gas interestelar polvoriento a su alrededor, que es mucho más opaco que el gas interno de la estrella, debería explotar la nube de gas", dijo Krumholz. Estudios anteriores sugirieron que la presión de radiación eliminaría las materias primas de la formación de estrellas antes de que una estrella pudiera crecer mucho más de aproximadamente 20 veces la masa del Sol. Sin embargo, los astrónomos observan estrellas mucho más masivas que eso.
El equipo de investigación ha pasado años desarrollando códigos informáticos complejos para simular los procesos de formación de estrellas. Combinado con los avances en tecnología informática, su último software (llamado ORION) les permitió ejecutar una simulación tridimensional detallada del colapso de una enorme nube de gas interestelar para formar una estrella masiva. El proyecto requirió meses de tiempo de computación en el Centro de Supercomputadoras de San Diego.
La simulación mostró que a medida que el gas polvoriento se colapsa en el núcleo en crecimiento de una estrella masiva, con la presión de radiación empujando hacia afuera y la gravedad arrastrando el material hacia adentro, se desarrollan inestabilidades que resultan en canales donde la radiación sopla a través de la nube hacia el espacio interestelar, mientras el gas continúa cayendo hacia adentro a través de otros canales.
"Se pueden ver los dedos de gas cayendo y la radiación escapando entre esos dedos de gas", dijo Krumholz. "Esto muestra que no necesitas ningún mecanismo exótico; las estrellas masivas pueden formarse a través de procesos de acreción al igual que las estrellas de baja masa ".
La rotación de la nube de gas a medida que colapsa conduce a la formación de un disco de material que se alimenta de la "protostar" en crecimiento. Sin embargo, el disco es gravitacionalmente inestable, lo que hace que se agrupe y forme una serie de pequeñas estrellas secundarias, la mayoría de las cuales terminan colisionando con la estrella central. En la simulación, una estrella secundaria se volvió lo suficientemente masiva como para separarse y adquirir su propio disco, convirtiéndose en una estrella compañera masiva. Se formó una tercera estrella pequeña que fue expulsada a una órbita amplia antes de volver a caer y fusionarse con la estrella primaria.
Cuando los investigadores detuvieron la simulación, luego de permitir que evolucionara durante 57,000 años de tiempo simulado, las dos estrellas tenían masas de 41.5 y 29.2 veces la masa del Sol y se rodeaban entre sí en una órbita bastante amplia.
"Lo que se formó en la simulación es una configuración común para estrellas masivas", dijo Krumholz. “Creo que ahora podemos considerar el misterio de cómo las estrellas masivas pueden formarse para ser resueltas. La era de las supercomputadoras y la capacidad de simular el proceso en tres dimensiones hicieron posible la solución ".
Fuente: UC Santa Cruz
