El nacimiento de un astro: Condiciones que influyen en la generación de protoestrellas

Primer acto: Una nube molecular existe, tranquila, en una galaxia cualquiera. Está compuesta por gases. Segundo acto: Algo sucede cerca de la nube y

Primer acto: Una nube molecular existe, tranquila, en una galaxia cualquiera. Está compuesta por gases.

Segundo acto: Algo sucede cerca de la nube y le quita la paz. La nebulosa colapsa.

Tercer acto: El colapso de la nube genera fragmentos que se convertirán en protoestrellas.

Cuarto acto: Las protoestrellas aumentan su densidad y temperatura interior. Nace una estrella.

Los astros que se ven desde el suelo terrestre son más que luces, y su formación es una obra que dura millones de años. El mundo de la astrofísica entiende con bastante seguridad que las estrellas se forman a partir de nubes de gas que colapsan. Sin embargo, está descubriendo cómo es que ocurre ese fenómeno.

El magíster Jeudy Blanco Vega, profesor de la Escuela de Física de la Universidad de Costa Rica (UCR), se propuso aportar a este campo de conocimiento mediante la elaboración de una serie de modelos que contribuyan a responder las siguientes incógnitas: si colapsa una nube molecular inestable, con una masa y una densidad determinadas, ¿cómo se desarrolla el colapso?, ¿cuántas protoestrellas resultan del proceso? y ¿cuáles son las características de estas protoestrellas?

Así logró determinar de qué manera inciden las propiedades iniciales de una nube (como la densidad y la rotación) en la formación de las protoestrellas, en su tesis para optar al grado de Maestría en Astrofísica, Formación estelar: simulaciones del colapso y fragmentación de nubes moleculares. El astrofísico estudió cinco casos de nubes moleculares inestables, todas de masa y densidad distintas.

 

 

DESCIFRANDO EL CIELO

Una estrella es un cuerpo celeste en el que se dan reacciones sostenidas debido a que los átomos de hidrógeno que hay en su interior chocan entre sí  constantemente. En cambio, una protoestrella es “el huevo a partir del cual nace una estrella”, explicó Blanco.

Para llegar a ser una estrella, una protoestrella necesita compactarse para que su densidad alcance el punto en el que se dan las reacciones nucleares que definen a la estrella. Hace cinco mil millones de años, el Sol fue una protoestrella.

Antes de que exista una estrella, lo que hay es una nube molecular, una nebulosa “completamente difusa y poco densa” que se contrae como efecto de la gravedad. El paso de una nube molecular a una estrella es largo en términos humanos pero breve en términos astronómicos; el proceso puede durar miles de años o cientos de miles de años, dependiendo del tamaño de la nube y de sus características iniciales, así como de las condiciones que la rodean.

Una nube puede estar en el espacio por millones de años sin ser perturbada.¿Qué la desestabiliza? Según el astrofísico, “las galaxias rotan, no son estáticas.Esas nubes pueden encontrarse en los brazos espirales de la galaxia,entonces, en la misma rotación de la galaxia, si la nube pasa por una región de más densidad de estrellas, produce perturbaciones dentro de la nebulosa que pueden provocar que pasen de un estado de estabilidad a uno de inestabilidad y colapsen gravitacionalmente”.

Otras opciones pueden ser que una estrella errante pase cerca o que haya una supernova (explosión de una estrella) a corta distancia, lo que genera ondas de densidad que disparan el proceso de formación estelar.

DEL TELESCOPIO AL MODELO

Lo que el ojo humano ve a través de un telescopio es una fotografía del universo en un momento dado. Aunque una persona mire el cielo durante toda su vida, no logrará percibir los procesos que toman miles de años en desarrollarse. Por eso, desde los años sesenta, los astrofísicos recurren a modelos con los que intentan recrear un proceso para entenderlo. Así, si el resultado de un modelo tiene las características de la fotografía que ven en el telescopio, están más cerca de entender, por ejemplo, cómo se formó un cúmulo de estrellas.

Las nubes moleculares que Blanco utilizó en su experimento tenían muchas características de una nebulosa real, aunque algunas fueron simplificadas o eliminadas. “Está bastante simplificado. Pero no tanto como para que sea de juguete”, afirma el investigador.

En su trabajo no tomó en cuenta los campos magnéticos. Además, la nube recreada en su modelo está compuesta 100% por hidrógeno (en la realidad, las nubes tienen más de 90% de hidrógeno). Además, el gas que forma las nubes del  modelo es un gas idealizado o puro.

Una condición que mantiene el modelo tridimensional desarrollado por Blanco es que la densidad de las nubes no es perfectamente uniforme. “Permití que hubiera puntos aleatorios de mayor densidad para que fuera un poco más real, porque las nubes reales no son perfectamente uniformes; hay de todo”, comenta. En estos puntos de mayor densidad también varían la presión y la gravedad.

Para ejecutar los modelos, Blanco utilizó un equipo de cómputo con procesador de doble núcleo de 2 GHz y 1 GB de memoria RAM.

PROCESOS DE FORMACIÓN ESTELAR

Los resultados de las simulaciones del colapso de una nube contribuyen a descifrar los procesos de formación estelar. Los cinco modelos permitieron descubrir que la rotación y las características de la nebulosa ayudan a definir cuántos objetos se forman después del colapso, la distribución de sus masas y la eficiencia del proceso, es decir, qué porcentaje de la masa de la nebulosa se convierte en protoestrellas, en vez de dispersarse.

Blanco evidenció que una nube inicialmente esférica favorece la formación de un disco durante el colapso; el diámetro de ese disco será mayor cuanto mayor sea la rotación. Mientras tanto, cuando no haya rotación, la nube colapsa hacia el centro, porque no hay fuerza centrífuga que luche en dirección contraria a la fuerza gravitacional.

Para el investigador, “hay muchos problemas que están abiertos” en torno a este tema. Conforme avanza la capacidad de las computadoras, los científicos podrán aplicar modelos más complejos. “Aún las mejores simulaciones actuales no logran reproducir bien las estrellas con masas muy grandes”.

Mientras tanto, aquí en la Tierra, los astrofísicos continuarán descifrando el universo desde su butaca.

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