Descubrieron la estrella más joven y pesada jamás hallada cerca del agujero negro del centro de nuestra galaxia

Las propiedades de formación de estrellas están bien definidas y requieren entornos caracterizados por una temperatura suficientemente baja (<20 K) y una alta densidad de gas. Un equipo internacional de investigadores bajo la dirección del Florian Peißker del Instituto de Astrofísica de la Universidad de Colonia, ha descubierto una estrella muy joven en su fase de formación cerca del agujero negro supermasivo Sagitario A* (Sgr A*) en el centro de la Vía Láctea.

La estrella tiene solo varias decenas de miles de años, lo que la hace más joven que la humanidad. Lo especial de la estrella bebé X3a es que, en teoría, no debería poder existir tan cerca del agujero negro supermasivo en primer lugar.

Sin embargo, el equipo cree que se formó en una nube de polvo que orbitaba alrededor del agujero negro gigante y se hundió a su órbita actual solo después de haberse formado. El estudio acaba de ser publicado en The Astrophysical Journal.

La región del agujero negro en el centro de nuestra galaxia generalmente se considera una región caracterizada por procesos altamente dinámicos y radiación ultravioleta y de rayos X duros. Precisamente estas condiciones actúan en contra de la formación de estrellas como nuestro Sol. Por lo tanto, durante mucho tiempo los científicos supusieron que durante períodos de miles de millones de años, solo las estrellas viejas y evolucionadas pueden asentarse por fricción dinámica en la zona del agujero negro supermasivo.

Sin embargo, sorprendentemente, ya hace veinte años se encontraron estrellas muy jóvenes en las inmediaciones de Sgr A*. Todavía no está claro cómo llegaron allí o dónde se formaron. La aparición de estrellas muy jóvenes muy cerca del agujero negro supermasivo se ha denominado “la paradoja de la juventud”.

La estrella bebé X3a, que es diez veces más grande y quince veces más pesada que nuestro Sol, ahora podría cerrar la brecha entre la formación estelar y las estrellas jóvenes en las inmediaciones de Sgr A*. X3a necesita condiciones especiales para formarse en las inmediaciones del agujero negro. El primer autor, Florian Peißker, explicó: “Hay una región a una distancia de unos pocos años luz del agujero negro que cumple las condiciones para la formación de estrellas. Esta región, un anillo de gas y polvo, es lo suficientemente fría y protegida contra la radiación destructiva”.

Las bajas temperaturas y las altas densidades crean un entorno en el que se pueden formar nubes de cientos de masas solares. En principio, estas nubes pueden moverse muy rápido hacia la dirección del agujero negro debido a las colisiones nube-nube y la dispersión que elimina el momento angular. Además, se formaron grumos muy calientes en las proximidades de la estrella bebé que luego podrían haber sido acumulados por X3a. Estos grupos también podrían contribuir a que X3a alcance una masa tan alta en primer lugar.

Sin embargo, estos grupos son solo una parte de la historia de formación de X3a. Todavía los científicos no explican su totalmente su nacimiento. Los especialistas asumieron que es posible un escenario tentativo: protegida de la influencia gravitacional de Sgr A* y de la radiación intensa, se podría haber formado una nube lo suficientemente densa en el anillo exterior de gas y polvo alrededor del centro de la galaxia. Esta nube tenía una masa de unos cien soles y colapsó por su propia gravedad en una o más protoestrellas.

“Este llamado tiempo de caída corresponde aproximadamente a la edad de X3a. Las observaciones han demostrado que hay muchas de estas nubes que pueden interactuar entre sí. Por lo tanto, es probable que una nube caiga hacia el agujero negro de vez en cuando” agregó Peißker.

Este escenario también sería coherente con la fase de desarrollo estelar de X3a, que actualmente se está convirtiendo en una estrella madura. Por lo tanto, es bastante plausible que el anillo de gas y polvo actúe como el lugar de nacimiento de las estrellas jóvenes en el centro de nuestra Galaxia. Michal Zajaek de la Universidad de Masaryk en Brno, República Checa, coautor del estudio, aclaró: “Con su gran masa de aproximadamente diez veces la masa solar, X3a es un gigante entre las estrellas, y estos gigantes evolucionan muy rápidamente hacia la madurez. Tuvimos la suerte de detectar la estrella masiva en medio de la envoltura circunestelar en forma de cometa. Posteriormente, identificamos características clave asociadas con una edad joven, como la envoltura circunestelar compacta que gira a su alrededor”.

Dado que se pueden encontrar anillos de polvo y gas similares en otras galaxias, el mecanismo descrito también podría aplicarse allí. Por lo tanto, muchas galaxias pueden albergar estrellas muy jóvenes en sus mismos centros. Las observaciones planificadas con el Telescopio Espacial James Webb de la NASA o el Telescopio Extremadamente Grande del Observatorio Europeo Austral en Chile pondrán a prueba este modelo de formación estelar para nuestra Galaxia y otras.

De esta investigación también participaron Nadeen B. Sabha, Masato Tsuboi, Jihane Moultaka, Lucas Labadie, Andreas Eckart, Vladimír Karas, Lukas Steiniger, Matthias Subroweit, Anjana Suresh, Maria Melamed y Yann Clénet.

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