Concepción, 18 de Diciembre 2020

Equipo de científicos detecta inesperada señal de rotación en un filamento de gas en una gran nube molecular.

• Es primera vez que se identifica y caracteriza este tipo de movimiento de rotación en un filamento de gas. Los investigadores estudian qué podría ser el causante de este fenómeno.
• El equipo está liderado por investigadores del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción.

Un equipo de científicos integrado por los investigadores Rodrigo Álvarez, Amelia Stutz, Nathan Leigh, Hong-Li Liu y Rodrigo Reeves, todos del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción; y Chi-Yan Law del Departamento de Espacio, Tierra y Medio Ambiente de la Universidad Tecnológica Chalmers, Stefan Reissl y Ralf Klessen del Centro de Astronomía, Instituto de Astrofísica Teórica de la Universidad de Heidelberg, se sorprendieron al identificar una señal particular en un filamento de gas en la nube molecular California.

La investigación titulada “Filament rotation in the California L1482 cloud” (“Rotación de filamentos en la nube de California L1482”) será publicada en la revista The Astrophysical Journal. Se estudió el filamento de gas L1482, ubicado en la nube molecular California (CMC), la cual es una nube molecular gigante (con unas 100.000 masas solares, aproximadamente, donde una masa solar es igual a 2x1030 kg) y con muy pocas estrellas jóvenes (sólo unas 170). Para comparar, la nube de Orión tiene la misma masa, pero miles de estrellas jóvenes. En la investigación, se detectó una señal extraña en las velocidades del gas: “Un lado del filamento de gas tenía velocidades hacia nosotros, y el otro lado tenía velocidades que se alejaban de nosotros. Si pensamos en qué movimientos podrían ser consistentes con estas velocidades, podemos imaginar mirar el filamento desde “arriba” colapsando el largo. Haciendo eso, el filamento tendría forma circular, como una rueda de bicicleta, y está rotando. Dicho de otro modo, las velocidades consistentes con esta señal en el plano del cielo son circulares, el filamento tiene velocidades con rotación alrededor de su eje largo; algo que no habíamos percibido antes”, explica la Dra. Amelia.

Estas velocidades de rotación son más lentas en la parte interna del filamento y más rápidas en la parte externa, como si el filamento fuera un cuerpo sólido similar a un cilindro o tubo de metal. O mirado desde “arriba” similar a una rueda. Ademas, “detectamos que el filamento L1482 está más dominado por fuerzas de rotación (comparadas a la fuerza de gravedad) en su zona sur y tiene estrellas jóvenes. En comparación, en la parte norte, con más estrellas jóvenes, vemos que la gravedad regula el filamento. Tenemos la idea de que la rotación hace que el colapso (el cual es necesario para formar estrellas) de la región sea más lento, ya que esta región casi no tiene estrellas y es menos densa que la parte al norte del filamento. Por esto pensamos que la rotación en filamentos juega un rol importante en su formación temprana y evolución”, explica Rodrigo Álvarez, investigador principal del estudio.

La importancia de este descubrimiento radica en que es la primera vez que se detectan movimientos consistentes con la rotación en un filamento de cualquier tipo. Si a esto se suma que este filamento aun no forma estrellas, además de existir una nube de alta masa, es posible hablar de una nueva idea: la formación y evolución temprana de filamentos masivos debe pasar por esta fase de rotación antes de llegar a la etapa de formación de estrellas, creando muchos de estos objetos, como por ejemplo nuestro Sol, en corto tiempo. “Esta segunda fase de gran formación estelar es la que observamos en Orión hoy en día. La idea es que en la nube California vemos las condiciones en el “pasado” de Orión, o dicho de otro modo, vemos el origen, la matriz, de los grandes cúmulos de estrellas que hoy en día podemos observar en Orión o incluso en otras galaxias”, complementa la Dra. Amelia.

Debido a las limitaciones técnicas del momento, las actuales simulaciones existentes no son capaces de reproducir las velocidades que se observan en este filamento. “Las simulaciones reproducen movimientos de filamentos con gravedad, porque esa es la fuerza principal que se asume en ellas. El estudio de rotación en filamentos es nuevo, y nos proporciona una oportunidad de entender cómo están emergiendo los filamentos de gas en la naturaleza, y nos dan una pista sobre cómo podrían mejorarse las simulaciones para reproducir lo que se observa en la naturaleza”, explica la investigadora.

Ahora bien, la pregunta que se hacen los científicos es cómo se producen los movimientos de rotación a lo largo de los filamentos. “La respuesta, o por lo menos una pista muy importante, la encontramos en los campos magnéticos. A escalas espaciales más grandes que nuestro filamento, otros investigadores han propuesto que los campos magnéticos también están rotando. Nosotros proponemos la idea de que el gas del filamento está siguiendo el patrón impuesto por el campo magnético, el cual rige y domina en este filamento de gas”, finaliza la científica. De dónde provienen estos campos magnéticos que rotan de forma helicoidal, aún es un misterio que los investigadores deberán resolver.

Para la investigación se utilizaron datos obtenidos con el Telescopio IRAM 30 m, en Granada, España, el observatorio espacial Hershel, el satélite artificial Planck y el telescopio Gaia de la Agencia Espacial Europea. Ahora, los investigadores deberán centrar su trabajo en el estudio de los campos magnéticos y su influencia sobre el gas en las nubes; analizar cómo se mueve ese gas y su dinámica. Además, los movimientos de las estrellas jóvenes son esenciales para identificar cuantitativamente los roles de la gravedad en comparación a otras fuerzas, en este caso de rotación.

Más información visitar: https://arxiv.org/abs/2010.11211