Descifrando el misterio de la masa de las estrellas jóvenes de Orión

Staff/RG

El Very Long Baseline Array de la National Science Foundation rastrea las danzas orbitales para pesar estrellas en una emblemática guardería estelar.

La masa de una estrella determina toda su historia, desde cómo brilla hasta cómo termina su vida. En el caso de las estrellas jóvenes envueltas en polvo, obtener una medición precisa de su masa ha sido durante mucho tiempo un desafío… pero nuevas observaciones en longitudes de onda de radio están empezando a cambiar ese panorama. En el complejo de formación estelar de Orión, astrónomas y astrónomos están ayudando a desentrañar el misterio de la masa de las estrellas jóvenes al medirlas con una precisión sin precedentes.

Las estrellas ligeras, similares al Sol, brillan de manera estable durante unos 10 mil millones de años, mientras que las más masivas brillan intensamente por poco tiempo antes de explotar como supernovas en apenas unos millones de años. La masa también determina qué elementos pesados producen —como carbono, oxígeno e hierro—, que constituyen los componentes básicos de los planetas y la vida. Además, influye en los tipos de planetas que pueden formarse a su alrededor.

Utilizando el Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation (NSF) de EE. UU., una red de radiotelescopios distribuidos por todo el país que funcionan conjuntamente como un gigantesco instrumento, el equipo rastreó los movimientos orbitales de una muestra de sistemas binarios jóvenes en Orión. Los sistemas binarios son pares de estrellas que orbitan un centro de masa común, como si fueran compañeros de baile que giran uno alrededor del otro. Al observar estas “danzas” con extraordinaria precisión en longitudes de onda de radio, el equipo de investigadores pudo calcular las masas reales de las estrellas sin depender de modelos teóricos. Como explica el investigador principal del proyecto, el Dr. Sergio Abraham Dzib Quijano, del Instituto Max Planck de Radioastronomía, “La masa estelar es la propiedad más fundamental de una estrella, pero resulta notoriamente difícil de medir en sistemas jóvenes y embebidos”. Las estrellas jóvenes de Orión están envueltas en densas nubes de gas y polvo, lo que impide que la luz visible e incluso infrarroja llegue a la mayoría de los telescopios. El arreglo VLBA de la NSF supera esta limitación al observar en longitudes de onda de radio (5 GHz), donde el polvo es transparente y la extraordinaria resolución del conjunto (de fracciones de milisegundo de arco) permite distinguir sistemas binarios muy cercanos que a otras longitudes de onda no se distinguen entre sí.

El VLBA de la NSF también puede detectar movimientos en el cielo más pequeños que el grosor de un cabello humano visto desde miles de kilómetros de distancia, lo que pone de relieve el notable logro técnico que hay detrás de estas mediciones de masa. En la práctica, esto significa medir diminutos cambios en la posición aparente de una estrella en el cielo a lo largo de meses y años, mediante observaciones repetidas que permiten reconstruir su trayectoria. Cada radiotelescopio del arreglo VLBA registra las ondas de radio entrantes con una precisión temporal extraordinaria. Al combinar las señales de antenas distribuidas por todo el país, desde Hawái hasta las Islas Vírgenes, las y los astrónomos pueden determinar la posición de una estrella con una precisión de milisegundos de arco, muy superior a la que puede lograrse con un solo telescopio. Al comparar cómo cambia esa posición de una época a otra, las y los astrónomos pueden detectar el sutil movimiento orbital causado por la gravedad de una estrella compañera y utilizar ese movimiento para inferir la masa de cada estrella en el sistema.

En los sistemas donde las masas medidas pudieron compararse con los modelos estándar de evolución de estrellas jóvenes, los resultados fueron diversos: algunos coincidieron bien, mientras que al menos uno mostró una discrepancia clara, lo que sugiere que los modelos aún podrían requerir ajustes. Las observaciones también revelaron compañeras cercanas que antes permanecían ocultas, así como evidencia de que una intensa actividad magnética puede persistir en estrellas jóvenes relativamente masivas

Las estrellas jóvenes en Orión son los bloques de construcción de futuros sistemas planetarios, similares a nuestro propio Sistema Solar. “Estas mediciones de masa tan exactas convierten a Orión en un laboratorio único para estudiar cómo se forman y evolucionan las estrellas jóvenes”, afirma la Dra. Jazmín Ordóñez-Toro, becaria postdoctoral Orquídeas del Observatorio Astronómico de la Universidad de Nariño, y coautora principal del estudio. “Estas mediciones amplían enormemente nuestra comprensión de cómo se forman nuestros vecindarios estelares”.

Gisela Ortiz-León, investigadora del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica y coautora del estudio explica que “El VLBA ha sido clave para medir con gran precisión las masas de las estrellas jóvenes. Además, puede detectar el sutil bamboleo que experimenta una estrella cuando tiene una compañera invisible. Este movimiento revela información valiosa sobre estos sistemas dobles, lo cual ayuda a comprender mejor cómo se forman y evolucionan”.

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El National Radio Astronomy es un importante centro científico de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, operado bajo un acuerdo de cooperación por Associated Universities, Inc.