Un Avance Cósmico: Observando por Primera Vez el Disco de una Estrella Extragaláctica

Esta impresión artística muestra el sistema HH 1177, que se encuentra en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia vecina de la nuestra. El objeto estelar joven y masivo que brilla en el centro está recogiendo materia de un disco polvoriento mientras también expulsa materia en potentes chorros. Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en el que ESO es parte, un equipo de astrónomos logró encontrar evidencia de la presencia de este disco observando su rotación. Esta es la primera vez que se descubre un disco alrededor de una estrella joven, del mismo tipo de disco que forma planetas en nuestra propia galaxia, en otra galaxia. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Un astrónomo de Rice ayuda a encontrar evidencia de un disco de acreción alrededor de una estrella joven fuera de la Vía Láctea

Los astrónomos han descubierto evidencia de un disco giratorio de material que rodea una estrella joven masiva en una galaxia cercana por primera vez. Megan Reiter, profesora asistente de física y astronomía en la Universidad Rice, formó parte del equipo de investigadores que anunciaron su descubrimiento en un estudio publicado en Nature.

"Estas son pruebas contundentes de que las estrellas de alta masa, que son varias veces más grandes que el Sol, se forman de la misma manera que las estrellas de menor masa", dijo Reiter. "Eso ha sido una gran pregunta durante mucho tiempo".

Situada en una galaxia vecina de la Vía Láctea llamada la Gran Nube de Magallanes, la estrella con disco fue descubierta por primera vez gracias a un chorro protostelar, una característica distintiva de las estrellas en formación.

Con las capacidades combinadas del Very Large Telescope (VLT) de ESO y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en el que ESO es parte, se ha observado un disco alrededor de una estrella joven masiva en otra galaxia. Las observaciones del Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) en el VLT muestran la nube madre LHA 120-N 180B en la que se observó por primera vez este sistema llamado HH 1177. La imagen en el centro muestra los chorros que lo acompañan. La parte superior del chorro está ligeramente dirigida hacia nosotros y, por lo tanto, desplazada al azul; la parte inferior se aleja de nosotros y, por lo tanto, desplazada al rojo. Las observaciones de ALMA revelaron el disco giratorio alrededor de la estrella, asimismo con partes moviéndose hacia nosotros y alejándose de nosotros. Crédito: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. McLeod et al.

"A medida que una estrella se forma, la nube de materia circundante colapsa y forma un disco", dijo Reiter. "El disco alimenta materia a la estrella, que arrojará alrededor del 1-10% de ella en estos grandes chorros bipolares. Estos chorros pueden ser bastante grandes, por lo que son fáciles de detectar. Debido a que se disparan como parte de este proceso de acreción, los chorros también son un poco un registro histórico que puede decirte algo sobre cómo se está formando la estrella".

El chorro fue avistado por primera vez utilizando el instrumento Multi Unit Spectroscopic Explorer en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral.

Esta imagen en mosaico muestra, en su centro, una imagen real del sistema estelar joven HH 1177, en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia vecina de la Vía Láctea. La imagen fue obtenida con el Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) en el Very Large Telescope (VLT) de ESO y muestra chorros lanzados desde la estrella. Luego, los investigadores utilizaron el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en el que ESO es parte, para encontrar evidencia de un disco que rodea a la estrella joven. Una impresión artística del sistema, que muestra tanto los chorros como el disco, se muestra en el panel derecho. Crédito: ESO/A. McLeod et al./M. Kornmesser

"Después de ver el chorro, lo siguiente obvio es que estos chorros tienen que venir de un disco -debe haber un disco alrededor de esa estrella-", dijo Reiter.

Para probar esta hipótesis, el equipo utilizó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile para recolectar datos sobre la estrella incipiente y su entorno.

"Intentar detectar un disco alrededor de una estrella de masa alta es un desafío, no menos porque es un fenómeno relativamente breve", dijo Reiter, explicando que una estrella de baja masa como el Sol, que tiene una vida útil aproximada de 10 mil millones de años, solo tendría un disco durante 3-10 millones de años durante su formación.

Además, al menos en la Vía Láctea, el polvo estelar que gira alrededor de estrellas de masa alta tiende a ocultar su entorno, lo que dificulta la observación de un disco en formación. Afortunadamente, la visibilidad es mucho mejor en la Gran Nube de Magallanes, donde la materia formadora de estrellas es diferente.

“It’s arguably more exciting to discover a disc in this neighboring galaxy as opposed to our own, because the conditions there are closer to what we think things were like earlier in the universe,” Reiter said. “It’s like we’re getting a window into how stars formed earlier on in the evolution of the universe.”

Megan Reiter is an assistant professor of physics and astronomy at Rice University. Credit: Brandon Martin/Rice University

Anna McLeod, an associate professor at Durham University in the U.K. and lead author of the study, said that upon seeing evidence for a rotating structure in the ALMA data, she and her team could scarcely believe they had detected the first extragalactic accretion disc.

“It was a special moment,” McLeod said. “We know discs are vital to forming stars and planets in our galaxy, and here for the first time we’re seeing direct evidence for this in another galaxy.”