La increíble simulación que muestra cómo nacen las estrellas bebés

Ver nacer una estrella es un proceso magnífico que está más allá de las posibilidades humanas, pues toma millones de años y sucede en los cúmulos de estrellas habitados por densas y frías nubes de gas molecular y polvo. Pero gracias a los avances de la humanidad en astrofísica es algo que podemos imaginarnos y replicar con simulaciones cada vez más acertadas, que nos ayudan a entender los misterios más fascinantes del universo.

La última de estas simulaciones se llama STARFORGE (Formación de estrellas en entornos gaseosos), una herramienta usada por los astrónomos para simular por primera vez una nube molecular completa de estrellas en formación, una región conocida como vivero estelar, todo en una gloriosa alta resolución tridimensional.

Esto ayudará a los astrónomos a estudiar la formación de estrellas con mayor detalle, comparándola con protoestrellas reales (estrellas que aún no han crecido por completo) en diferentes etapas de formación, para ayudar a determinar los procesos en juego.

“Cómo se forman las estrellas es una cuestión fundamental en astrofísica”, dijo el astrofísico Claude-André Faucher-Giguère de la Universidad Northwestern.

“Ha sido una pregunta muy desafiante de explorar debido a la variedad de procesos físicos involucrados. Esta nueva simulación nos ayudará a abordar directamente preguntas fundamentales que antes no podíamos responder definitivamente”, agregó.

Hasta el momento creemos tener un conocimiento general de cómo se forman las estrellas. Primero, comienza con un grupo de gas molecular, que generalmente se encuentra en una nube de material. Con suficiente densidad, el grupo colapsa por su propia gravedad para formar una protoestrella, que comienza a girar.

Este giro hace que el material en la nube a su alrededor forme un disco, que se enrolla en la estrella en crecimiento como agua por un desagüe, inexorablemente atraída por su fuerza gravitacional.

Cuando la estrella gane suficiente masa, habrá suficiente calor y presión en el núcleo para encender la fusión nuclear, en la que los átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio. El material sobrante en el disco forma planetas y asteroides y toda esa otra basura espacial.

Sin embargo, todo esto tiene lugar en una densa nube, lo que significa que es difícil para cualquier humano observarlo. Y debido a que tiene lugar durante millones de años, cualquier protoestrella que observamos es solo una instantánea de un evento mucho más largo, más grande y muy complicado.

Ahí entra STARFORGE. La construcción de esta simulación estuvo dirigida por el científico Michael Grudić de la Universidad Northwestern y tuvo que tener en cuenta múltiples fenómenos físicos, incluidas las temperaturas, la gravedad, los campos magnéticos, la dinámica de los gases y los poderosos vientos estelares y chorros de plasma que emiten las estrellas bebés, conocidas como retroalimentación estelar .

Él y su equipo ejecutaron sus simulaciones en una de las supercomputadoras más poderosas del mundo, la Frontera de la Universidad de Texas , durante casi 100 días. El resultado que se ve en los videos es algo hermoso: todo un vivero estelar y la formación de las estrellas en su interior de principio a fin.

“La gente ha estado simulando la formación de estrellas durante un par de décadas, pero STARFORGE es un salto cuántico en tecnología”, dijo Grudić .

“Otros modelos solo han podido simular una pequeña parte de la nube donde se forman las estrellas, no toda la nube en alta resolución. Sin ver el panorama general, pasamos por alto muchos factores que podrían influir en el resultado de la estrella”.

La nube simulada en el video, un objeto enorme 20.000 veces más masivo que el Sol, comienza simplemente colgando en el espacio. Con el tiempo, el gas es empujado por fuerzas como los vientos interestelares y las ondas de choque, que crean regiones de mayor densidad que pueden colapsar gravitacionalmente en protoestrellas. Un segundo video simula una nube de 200.000 masas solares.

A medida que una estrella se forma y crece, comienza a producir un poderoso viento estelar. Además, el material que cae en la estrella comienza a interactuar con los campos magnéticos de la estrella; parte de ella se extrae con sifón, fluyendo a lo largo de las líneas del campo magnético hasta los polos, donde se lanza al espacio en forma de poderosos chorros de plasma.

Ambas formas de retroalimentación empujan el gas circundante, que corta el flujo de material, evitando que la estrella siga creciendo.

Investigaciones recientes, basadas en datos de observación, sugieren que la retroalimentación estelar puede no desempeñar un papel tan importante en la determinación de la masa de una estrella como pensábamos.

Pero la investigación del equipo mostró lo contrario. Cuando ejecutaron la simulación sin chorros, terminaron con estrellas mucho, mucho más grandes. Con los jets incluidos, las estrellas terminaron siendo de tamaños más normales.

“Los chorros interrumpen la entrada de gas hacia la estrella”, explicó Grudić.

“Básicamente, eliminan el gas que habría terminado en la estrella y aumentado su masa. La gente sospecha que esto podría estar sucediendo, pero, al simular todo el sistema, tenemos una sólida comprensión de cómo funciona”, agregó.

Esto demuestra la importancia y potencial de STARFORGE como una herramienta para estudiar escenarios simulados mucho más cercanos al Universo y gracias a esto los científicos pueden explorar los diferentes procesos físicos que operan en los viveros estelares.

Y mientras los científicos aprenden, nosotros podemos disfrutar de estas hermosas imágenes.

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