La distribución de las estrellas en los cúmulos se establece mucho antes de que las estrellas comiencen a brillar

El análisis de la nebulosa de la Pipa, una región de formación estelar muy temprana, ha permitido confirmar que la densidad de los núcleos preestelares determina la geometría de los cúmulos.

165
Nebulosa de la Pipa. Fuente: Yuri Beletsky (Las Campanas Observatory, Carnegie Institution for Science).

Las estrellas, y las agrupaciones que forman (cúmulos y galaxias), son el principal motor de casi todos los procesos que estudia la astrofísica. Sin embargo, la formación de las estrellas aún se considera un problema abierto, especialmente en lo que se refiere a las condiciones iniciales que llevan a una gran nube de gas a desgajarse en fragmentos, o núcleos preestelares, que formarán estrellas. Un trabajo, encabezado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y en colaboración con el Instituto de Astronomía de la UNAM (México) ha contribuido a reducir el problema, al hallar que la distribución de las estrellas en un cúmulo viene dictada por la densidad de esos núcleos primigenios.

“Los astrónomos manejamos ciertas constantes que predominan en la formación de estrellas -señala Emilio J. Alfaro, investigador del IAA-CSIC que encabeza el estudio-. Por ejemplo, el número de estrellas por intervalo de masa en un cúmulo sigue una función muy bien definida, que no parece variar incluso entre galaxias cercanas; también vemos que las estrellas más masivas están concentradas en el centro de los cúmulos muy jóvenes, y más cerca unas de otras que las estrellas de menor masa, lo que llamamos segregación espacial por masa”.

Pero, ¿cómo y cuándo se genera esta geometría de la formación estelar?

El proceso de formación de las estrellas comienza con el colapso gravitatorio de una nube de gas fría y masiva. La materia en el interior de la nube no se distribuye uniformemente, sino que forma estructuras similares y transitorias (algo parecido a las nubes de vapor de agua de nuestra atmósfera), representativas de un equilibrio de fuerzas en el gas.

Cuando se rompe el equilibrio, las zonas más densas y masivas de la nube comienzan a contraerse, acumulando materia de los alrededores y dando lugar a los núcleos preestelares. Si en estos núcleos la gravedad vence a la presión del gas, pronto estaremos observando protoestrellas, que comenzarán a generar reacciones nucleares en su interior y a evolucionar hacia la fase de estrella adulta. Una vez que las estrellas han nacido, la gravedad gobierna la evolución dinámica y la distribución espacial de las estrellas.

“Conocido el escenario general, surgen varias preguntas: ¿cuándo tiene lugar la segregación espacial? ¿está asociada a la evolución dinámica de las estrellas recién formadas o, por el contrario, tiene un carácter primigenio asociado a la distribución inicial de los núcleos densos?”, apunta Alfaro (IAA-CSIC).

Para abordar estas cuestiones, los investigadores analizaron la distribución en el espacio de los picos de densidad de la Pipa, una nube de gas que presenta varios núcleos preestelares y que constituye un laboratorio cósmico ideal para estudiar las condiciones iniciales de la formación estelar.

Los resultados, que se publican hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, demuestran que los núcleos de la Pipa están segregados no solo por masa sino, de forma más concluyente, por su densidad interna. “Este resultado pone de manifiesto el carácter primordial de la segregación espacial y apunta por primera vez a la densidad de los núcleos como la principal variable física que dibuja el mapa inicial de la formación estelar”, concluye Emilio J. Alfaro (IAA-CSIC).