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Menor tasa de formación de estrellas en el Universo actual.

En el Universo local o cercano, hay galaxias que disminuyeron su formación de estrellas, incluso la Nuestra (pdp, 14/abr./2016, Nuestra galaxia está apagando sus luces, https://paolera.wordpress.com/2016/04/14/nustra-galaxia-esta-apagando-sus-luces/).
Hay dos parámetros importantes para el estudio de la formación estelar.
Uno es la tasa de formación estelar o rapidez con que se forman estrellas en el tiempo. El otro, es la masa estelar o masa convertida en estrellas, lo que da idea de la cantidad de estrellas formadas.
Es evidente que ambos deben tener las mismas cualidades, donde uno aumenta también lo hace el otro. Es sabido que las estrellas masivas llevan vidas muy activas y cortas, explotando retornando materia enriquecida de donde nacen estrellas de segunda generación como el Sol.

Parece que el Universo está algo perezoso.

CSFRD, Yu & Wang+16

Gráfico donde se observa la masa estelar en verde y la tasa de formación estelar en azul al lo largo de la evolución del Universo – Publicado en el trabajo de H. Yu & F. Y. Wang.

Observando objetos lejanos, tenemos información de cómo era el Universo en sus comienzos por el tiempo que tarda la luz en llegarnos. En aquellas épocas la formación de estrellas tuvo lugar en lo que se conoce como el amanecer cósmico. Tanto la tasa de formación estelar como la masa estelar iban en crecimiento (parte derecha del gráfico). Ambas tuvieron su máximo hace unos 10 mil millones de años, cuando el Universo tenía unos 4 mil millones de años de edad.
Pero actualmente, según se observa en la parte izquierda del gráfico, no sólo ambos parámetros han disminuido, sino que la taza de formación de estrellas ha disminuido mucho en relación a la masa estelar. Esto indicaría que el Universo está disminuyendo su proceso de formación de estrellas.

Referencia:

Fuente:

  • arXiv:1602.01985v1 [astro-ph.GA] 5 Feb 2016 , On the inconsistency between cosmic stellar mass density and star formation rate up to z ∼ 8, H. Yu and F. Y. Wang.
    https://arxiv.org/pdf/1602.01985.pdf

pdp.

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Las raras enanas J0815 y J0023.

Ya les había comentado que los objetos raros van a para a la bolsa de los objetos raros; el problema comienza cuando esa bolsa se llena.

Cuando una estrella nace, entra en la Secuencia Principal (SP). Es la etapa donde la estrella pasa la mayor parte de su vida, de ahí que la SP sea el conjunto al que pertenecen la mayor parte de las estrellas; el Sol inclusive.
Luego pasan a la etapa de Gigantes para terminar colapsando en Enanas Blancas o estallando como Supernovas. En este último caso, retornan material enriquecido al Espacio de donde nacen estrellas de segunda generación e incluso planetas; por ejemplo: nuestro Sistema Solar.

Las estrellas se dividen en poblaciones (https://es.wikipedia.org/wiki/Poblaci%C3%B3n_estelar). Las más jóvenes son las de Población I, las de Población II son más viejas y se buscan las de Población III, que serían las primeras en haberse formado (pdp, 23/jun./2017, Estrellas de Pop III: dónde buscarlas, https://paolera.wordpress.com/2017/06/23/estrellas-de-pop-iii-donde-buscarlas/).

Las estrellas Enanas, son ricas en metales y Carbono y son estrellas de segunda generación, como el Sol. Las estrellas de Población III, como las primeras del Universo, deben ser ricas en Hidrógeno y pobres en elementos más pesados (pobres en metales) y particularmente pobres en Carbono.
Las masivas ya deben haber explotado ya que duran millones de años; llevan vidas vertiginosas. Las menos masivas duran más, pueden estar aún con vida, pero ya deben estar en la etapa de Gigantes.

Video: Formación de las primeras estrellas de la Vía Láctea.

Publicado el 19 dic. 2017

En el halo de la Galaxia, se han descubierto dos enanas muy particulares. Se trata de J0815+4729 (en diciembre del 2017) y J0023+0307 (en febrero del 2018).
Ambas enanas son pobres en metales, en particular, J0023 también es muy pobre en Carbono. Son muy viejas, J0023 tiene casi la edad del Universo, por lo que, según su edad y composición, serían estrellas de Población III.
Ambas están en la SP, y eso es lo extraño. Con semejante edad, deberían ser evolucionadas estrellas Gigantes.
Luego, estas ancianas Enanas pobres en metales y Carbono desafían los modelos de formación estelar de estrellas de baja metalicidad.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Protoestrellas en ambientes hostiles.

Sabemos que las estrellas nacen de nubes de gas en colapso.
Para eso, en la nube deben darse condiciones favorables a este proceso de formación estelar. La nube debe estar fría, así el gas en estado molecular, no tiene mayores turbulencias que molesten al proceso de colapso para la formación de protoestrellas.
Hay muchos proceso reguladores de la formación estelar, todos colaboran con una sutil ayuda al colapso del gas (pdp, 28/may./2013, Procesos reguladores de la formación estelar, https://paolera.wordpress.com/2013/05/28/procesos-reguladores-de-la-formacion-estelar/).

No hay ambiente más hostil para el nacimiento de estrellas que las nubes calientes, donde las moléculas se rompen en átomos y éstos se ionizan (se parten en sus partículas componentes). En esos ambientes, incluso suelen haber grandes convecciones, corrientes de materia que atentan contra la serenidad necesaria para el colapso gravitacional originador de estrellas.
Esos ambientes existen.
El material que cae en un agujero negro (AN), se arremolina, autofricciona y recalienta. Más aún, desde los polos del AN salen chorros de materia a alta velocidad y temperatura.
Todo lo contrario de lo esperado para que nazcan estrellas.
Sin embargo, se han observado estrellas en formación con alta velocidad en los chorros de materia de los ANs centrales de alguna galaxias.

Black hole wind sweeping away galactic gas

Ilustración sin crédito – ver enlace.

Todo indica que en esos chorros, la materia se enfría antes de lo que se espera y permite la formación de átomos y moléculas. Luego, a medida que se frena, se dan las condiciones que permiten la formación estelar. La protoestrellas así formadas serían más calientes que las que se dan en ambientes menos hostiles.

Referencia:

Fuente:

  • MNRAS 000, 1–30 (2017), Preprint 24 October 2017. The origin of fast molecular outflows in quasars: molecule formation in AGN-driven galactic winds, Alexander J. Richings et al.
    https://arxiv.org/pdf/1706.03784.pdf

pdp

El criterio de Toomre y la tasa de formación estelar.

El colapso de una nube de gas en estado molecular de origen a estrellas.
Ese colapso es gravitacional, la nube autogravita cayendo sobre ella misma. Puede tener cierta rotación o puede que en ella haya movimientos que “molesten” ese colapso, incluso compensarlo o desarmar la nube. A esa relación gravitacional – dinámica se la analiza en el criterio de Toomre (https://en.wikipedia.org/wiki/Toomre%27s_stability_criterion).

La mayoría de esos nubes provienen de estallidos de estrellas masivas. Luego, las estrellas se reproducen de material enriquecido. Nuestro Sol es una estrella de 2da. generación.

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Nube molecular en Tauro. Crédito de ESO/APEX (MPIfR/ESO/OSO)/A. Hacar et al./Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin

Pero si todas las nubes autogravitan y colapsan, debería haber una formación estelar en la Vía Láctea mayor a la observada; de hecho, con su modesta formación de 1 o 2 al año, se llegó a pensar que nuestra Galaxia estaría “apagando sus luces” (pdp, 14/abr./2016, Nuestra galaxia está apagando sus luces, https://paolera.wordpress.com/2016/04/14/nustra-galaxia-esta-apagando-sus-luces/). En otras palabras, algo está dificultando los colapsos de las nubes y frenando la formación estelar.

Cuando nace una estrella, sus primeras luces generan un viento estelar, una radiación de energía y partículas que aleja de ella a la materia que podría seguir absorbiendo. Es por eso que se piensa que las grandes estrellas masivas son el resultado de la unión de otras de masas no tan grandes.
Esa radiación, pude generar corrientes convectivas en la nube, incluso dispersarla, y eso puede colaborar con la disminución del colapso para formar más estrella.
Este proceso podría explicar por qué no hay tanta formación estelar, si es que todas las nubes tienden a colapsar, esto compensaría ese proceso.
Todo sugiere que el criterio de Toomre puede ser la clave para entender por qué hay diferentes tasas de formación estelar, ya que ese criterio tiene en cuenta la relación gravitacional – dinámica que se da en una nube de gas para ser molecular y generadora de estrellas.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Prebióticos en Rho Ophiuco.

Sabemos que somo hijos de las estrellas, en particular de las supernovas (pdp, 06/ago./2013, Somos hijos de las estrellas, pero ¿de cuales?, https://paolera.wordpress.com/2013/08/06/somos-hijos-de-las-estrellas-pero-de-cuales/).
Las supernovas son estrellas masivas que al morir en una colosal explosión, retornan material enriquecido al espacio. De ese material, se forman estrellas de segunda generación y planetas con el material necesario para la Vida.
Para que eso suceda, es fundamental que haya prebióticos. Éstos, son especies químicas que favorecen la aparición de bacterias. Como dato curioso hay perbióticos en Ceres (pdp, 17/feb,/2017, Prebióticos en Ceres y la edad de Cerealia Fecula, https://paolera.wordpress.com/2017/02/17/prebioticos-en-ceres-y-la-edad-cerealia-facula/).

La región Rho Ophiuco es un complejo molecular donde se está dando formación estelar. Allí, a unos 400 años luz de casa, están naciendo estrellas de tipo solar, rodeadas de materia de la que nacen. En ese escenario se detectó la existencia de isocianato de metilo.

ALMA Finds Ingredient of Life Around Infant Sun-like Stars

Imagen de Rho Ophiuco y la zona donde se encontró isocianato de metilo. – Crédito de: ESO/Digitized Sky Survey 2/L. Calçada.

Esta molécula, junto a azúcares hallados, son fundamentales en la aparición de aminoácidos. Luego se trata de prebióticos necesarios para la Vida, al menos tal como la conocemos.
Esto viene a confirmar el origen de los pilares para la aparición de formas de vida, y ayuda a comprender cómo se pudo dar en nuestro Sistema.

Referencias:

Fuentes:

pdp.

Repentina actividad en NGC 6334I-MM1.

El complejo cumular el Trapecio en Orión, es una activa región de formación de estrellas.
Recibe ese nombre por destacarse cuatro estrellas masivas y calientes ubicadas en los vértices de un aparente trapecio.
El complejo NGC 6334 muestra una apretada región de formación estelar cerca de su límite Norte. Se trata de NGC 6334I.
Esta región muestra cuatro componentes catalogadas como MM1, MM2, MM3 y MM4.
En ellas se está dando la formación de estrellas masivas y calientes, lo que permite suponer que, con el tiempo, cada una serán masivas estrellas centrales de cúmulos de estrellas de tipo OB (vigorosas estrellas masivas y calientes). Esto convierte a NGC 6334I en una región “proto-Trapecio”.
Pero llama la atención lo que sucede en MM1.

mm1

Imagen en mico-ondas publicada en el trabajo de T. R. Hunter et al.

Se observó que esta estructura ha cambiado su morfología (forma) mientras aumentaba repentinamente de brillo y despedía polvo. Todo es consistente con una fulguración debida a una brusca acreción de materia en la masiva protoestrella central.

 

Esto seguramente impacta en la evolución de este sistema y sus vecindades, lo que lo transforma en un objeto de seguimiento para el estudio de la formación de cúmulos estelares.

 

Fuente:

  • submitted 2017 Jan 10; accepted 2017 Jan 27, AN EXTRAORDINARY OUTBURST IN THE MASSIVE PROTOSTELLAR SYSTEM NGC6334I-MM1:
    QUADRUPLING OF THE MILLIMETER CONTINUUM.

pdp.

Formación estelar en brazos espirales y espolones.

Dentro de las morfologías de galaxias, las más llamativas suelen ser las espirales.
Para que se formen esos brazos, deben darse ciertas condiciones.
La materia no debe estar distribuida de manera uniforme y debe haber una rotación diferencial, es decir que, la rotación es más lenta a medida que nos alejamos del centro. Sin esas dos condiciones, no hay espirales.
Los brazos espirales resaltan a la vista. Eso hace pensar que allí hay mayor cantidad de estrellas que en otras partes de la galaxia. Pero no es así. Si bien es cierto que se destacan por ser regiones luminosas, en ellos no hay más estrellas. Sucede que en los brazos espirales hay muchas estrellas jóvenes y brillantes; los brazos espirales son cuna de estrellas. Eso los hace resaltar respecto del resto de la galaxia dando la apariencia de estar más poblados de estrellas.
Como las galaxias se formaron desde su centro, es lógico hallar en esas regiones muchas estrellas evolucionadas. Con el tiempo, se fueron consolidando las partes exteriores y luego comenzó allí la formación de estrellas más jóvenes que las de las regiones centrales.

Pero la gran pregunta es: ¿cómo se originan esos brazos?
Bien, el proceso no está totalmente entendido, pero se trata de ondas que se propagan en un disco de materia bajo la acción de la rotación diferencial. En estos brazos, se favorece la formación de estrellas, las cuales luego de nacer los abandonan. Para que se forman estrellas, debe darse que el gas esté frío (al menos no muy caliente para que la agitación impida el colapso) y se debe contar con la ayuda de procesos que colaboren con el colapso de ese gas. En los brazos, se dan esas condiciones ya que las ondas tienden a colapsar el gas.
Para el estudio de los brazos y sus propiedades, a veces es bueno observaros desde adentro, como en el caso de la Vía Láctea; y a veces desde afuera, como en el caso de otras grandes galaxias espirales.
Para eso se observó la relativamente cercana galaxia M51, familiarmente conocida como “galaxia remolino”.

Messier51.jpg

Imagen de M51 publicasa eb Wikipedia crédito de NASA, ESA, S. Beckwith (STScI), and The Hubble Heritage Team STScI/AURA)

A lo largo de los brazos espirales, hay estructuras alargadas, como en forma de espolón, perpendiculares a ellos, donde también se da el nacimiento estelar. Esto no es un detalle menor. Hay evidencias de formación estelar reciente o en curso en esas espolones, donde el gas tiene las mismas propiedades que el que está en los brazos. No hay tendencias a determinadas edades en las estrellas de los brazos o de los espolones.
Todo indica que hay otros procesos además de los involucrados en los brazos, que dan origen a la formación de estrellas en los espolones, y esos procesos se sostienen a lo largo de grandes escalas de tiempo.
Luego, la relación entre brazos y estrellas jóvenes no está aclarada totalmente.

espolonesbrazos

Detalle de M51 donde se aprecia los espolones (regiones en rojo) y parte de un brazo ({arm} en color azul). Imagen publicada en el trabajo de Eva Schinnerer et al.

 Artículo relacionado:

Fuente:

  • Accepted version, 09/jan./2017, The PdBI Arcsecond Whirlpool Survey (PAWS).
    The Role of Spiral Arms in Cloud and Star Formation, Eva Schinnerer et al.
    https://arxiv.org/pdf/1701.02184v1.pdf

pdp.