Herschel Revela que los Filamentos son Prevalentes en las Nubes Moleculares y Sitios Preferidos de Formación Estelar

El campo de la formación estelar ha experimentado recientemente una rejuvenación gracias a las observaciones infrarrojas con los telescopios espaciales Herschel y Spitzer. Hasta su lanzamiento, los astrónomos ya sabían que las estrellas se forman en las zonas más densas y frías del Universo: las nubes moleculares. Sin embargo, Herschel proporcionó una nueva y más detallada visión de este hecho.

Herschel reveló que las estrellas se forman principalmente dentro de estructuras filamentarias dentro de las nubes moleculares. Las dimensiones típicas de estos filamentos son longitudes de entre 1 y 30 años luz y masas de aproximadamente 1000 veces la de nuestro Sol (estos filamentos podrían potencialmente crear varios cientos de estrellas como la nuestra). Con esta revelación, quedó claro que los filamentos son una parte clave de la formación estelar y la evolución de las nubes moleculares donde tiene lugar.

Nessie Desafía Nuestra Comprensión del Medio Interestelar

¡Una estructura filamentaria, apodada Nessie, ha sido recientemente descubierta con una longitud de 240 años luz y una masa total de 42,000 soles! Este descubrimiento ha dejado a los astrónomos asombrados debido a su clara desviación de otras estructuras filamentarias conocidas hasta la fecha. Sin embargo, ha impactado aún más a la comunidad de astrofísica teórica. Según las teorías actuales sobre la formación estelar y la estructura de las nubes moleculares, un filamento de tal magnitud debería colapsar gravitacionalmente a lo largo de su eje longitudinal tan rápidamente que su observación no debería ser posible.

Las preguntas surgen naturalmente: ¿están equivocadas las observaciones? ¿Quizás deberíamos revisar nuestras teorías de formación estelar? ¿Es Nessie un caso especial, o podríamos encontrar más estructuras de este tipo en nuestra galaxia si las buscamos? Una característica interesante de Nessie es que las observaciones muestran que es parte de uno de los brazos espirales de la Vía Láctea. Si existe una red de filamentos similares, y dado que las estrellas se forman en filamentos, ¿podríamos estar al borde de responder la esquiva pregunta de cómo se forman las estrellas en el contexto galáctico? En otras palabras, ¿qué procesos impulsan la formación estelar a escalas galácticas? Este artículo está dirigido hacia el primer paso necesario para responder todas estas preguntas. Rastreando la Vía Láctea en busca de estructuras similares a Nessie.

El Primer Censo Galáctico de Filamentos Gigantes

En el artículo, mostramos el descubrimiento de otras 16 estructuras similares a Nessie. Por lo tanto, demostramos que Nessie no está sola en este universo. Las estructuras reveladas por nuestro trabajo tienen tamaños de hasta 500 años luz y contienen la masa de hasta 100,000 soles como el nuestro. Sin embargo, nuestro trabajo muestra que estas estructuras no se encuentran solo en los brazos espirales, sino que también pueden aparecer en regiones no asociadas con brazos espirales.

Estos resultados plantean otra pregunta clara: ¿hay diferencias fundamentales en las propiedades de los filamentos gigantes dependiendo de si están en brazos espirales o no? Nuestros cálculos muestran claramente que los filamentos gigantes asociados con brazos espirales tienen un potencial mucho mayor para la formación estelar. En otras palabras, los filamentos en los brazos tienen masas más altas concentradas a alta densidad. Para entender esta afirmación, necesitamos considerar la relación directa entre el gas denso y la capacidad de formación estelar.

Hasta ahora, nos hemos centrado en la Vía Láctea. Sin embargo, al ser parte de ella, nuestra vista no es tan directa como podría ser si pudiéramos observar la Galaxia desde su cenit. Como no podemos hacer esto por razones técnicas, veamos qué encontramos en otras galaxias, y si las observaciones corroboran nuestros resultados en la Vía Láctea. En el proyecto PAWS, se han realizado observaciones detalladas de las nubes moleculares de la galaxia M51. En ellas, se pueden observar innumerables estructuras filamentarias similares a Nessie y nuestros filamentos gigantes. Después de llevar a cabo una serie de cálculos con sus datos, los resultados sugieren que la tendencia hacia un mayor potencial de formación estelar en los filamentos de brazos espirales se mantiene en galaxias cercanas (al menos en M51).

Ahora está en manos de la comunidad científica avanzar con estos resultados y generar nuevas observaciones para finalmente desvelar el secreto de la formación estelar a escala galáctica. Y, por extensión, la evolución de las nubes moleculares a la escala de galaxias enteras. Desafortunadamente, las observaciones necesarias requieren niveles de detalle y nitidez que probablemente solo sean accesibles para telescopios como ALMA. Y esto presenta una serie de desafíos que sugieren que nuestra búsqueda necesitará al menos una década para llegar a buen término.

Publicación

Este trabajo se basa en investigación publicada en:

Abreu-Vicente, J., et al. (2016). "Giant molecular filaments in the Milky Way." Astronomy & Astrophysics, 589, A70.

Ver en NASA/ADS

Divulgación

La divulgación científica de este trabajo y escrita por mí fue publicada y mencionada en la portada de la edición de marzo de 2022 de la Revista Astronomía (solo en español).