Astrónomos de Harvard sobre la ‘historia de detectives’ de una burbuja de 1.000 años luz de ancho que rodea la Tierra

“Esta es realmente una historia de origen; por primera vez podemos explicar cómo comenzó toda la formación de estrellas cercanas”, dice el astrónomo y experto en visualización de datos. catalina zucker un miembro del Hubble de la NASA en el Centro de Astrofísica de Harvard y el Instituto de Ciencias Espaciales sobre el descubrimiento de que La Tierra se asienta en un vacío de 1.000 años luz de ancho rodeado de miles de estrellas jóvenes.

Creación de una gran superburbuja

El descubrimiento plantea la pregunta: ¿cómo se formaron esas estrellas? En un artículo que aparece en Nature, los astrónomos del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian (CfA) y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) reconstruyen la historia evolutiva de nuestro vecindario galáctico, mostrando cómo una cadena de eventos que comenzó hace 14 millones de años condujo a la creación de una gran burbuja que es responsable de la formación de todas las estrellas jóvenes cercanas.

«Las suppeburbujas son el resultado de la explosión de varias supernovas». Las estrellas masivas se forman en grupos, la mayor parte del tiempo, por lo que cuando mueren y explotan, no se produce una explosión, sino un grupo de explosiones que crearán una superburbuja”, explica. coautor joao alves, profesor de la Universidad de Viena en un correo electrónico a La galaxia diaria. “Tenga en cuenta que varias estrellas masivas cerca del Sol aún explotarán como supernovas ‘pronto’, como Antarés, una supergigante roja de unas 12 veces la masa del sol y más de 75.000 más luminosa que el sol en el corazón de la constelación de Escorpio”, añadió Alves.

La cavidad de la superburbuja es mucho menos densa que el entorno que la rodea y está llena de gas delgado y caliente que puede alcanzar hasta 1 millón de grados Kelvin, dijo Zucker. La galaxia diaria.

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La figura central del artículo, una animación del espacio-tiempo en 3D, revela que todas las estrellas jóvenes y las regiones de formación de estrellas, dentro de los 500 años luz de la Tierra, se asientan en la superficie de una burbuja gigante conocida como Burbuja Local. Si bien los astrónomos han sabido de su existencia durante décadas, los científicos ahora pueden ver y comprender los comienzos de la burbuja local y su impacto en el gas que la rodea.

El origen de nuestras estrellas: la burbuja local

Usando un tesoro de nuevos datos y técnicas de ciencia de datos, la animación del espacio-tiempo muestra cómo una serie de supernovas que se desencadenó por primera vez hace 14 millones de años, empujó el gas interestelar hacia el exterior, creando una estructura similar a una burbuja con una superficie lista para la formación de estrellas. Hoy, siete conocidas regiones de formación de estrellas o nubes moleculares (regiones densas en el espacio donde se pueden formar estrellas) se asientan en la superficie de la burbuja.

“Las siete regiones de formación estelar son Tauro, Ophiuchus, Pipe, Corona Australis, Lupus, Musca, Chameleon”, dijo Alves. La galaxia diaria, puedes verlos en este breve video de YouTube:

“Hemos calculado que alrededor de 15 supernovas se han disparado durante millones de años para formar la burbuja local que vemos hoy”, dice Zucker, quien ahora es miembro del Hubble de la NASA en STScI.

La burbuja de forma extraña no está inactiva y continúa creciendo lentamente, señalan los astrónomos. “Se desplaza a unas 4 millas por segundo”, dice Zucker. «Sin embargo, ha perdido la mayor parte de su empuje y prácticamente se ha estancado en términos de velocidad».

La velocidad de expansión de la burbuja, así como las trayectorias pasadas y presentes de las estrellas jóvenes que se forman en su superficie, se derivaron de los datos obtenidos por Gaia, un observatorio espacial lanzado por la Agencia Espacial Europea.

“Esta es una historia de detectives increíble, impulsada tanto por datos como por teoría”, dice la profesora de Harvard y astrónoma del Centro de Astrofísica Alyssa Goodman, coautora del estudio y fundadora de Glue, un software de visualización de datos que permitió el descubrimiento. «Podemos reconstruir la historia de la formación de estrellas a nuestro alrededor utilizando una amplia variedad de pistas independientes: modelos de supernova, movimientos estelares y mapas 3D nuevos y exquisitos del material que rodea la Burbuja Local».

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¿Burbujas impulsadas por supernovas por todas partes?

“Cuando estalló la primera supernova que creó la burbuja local, nuestro Sol estaba muy lejos de la acción”, dice el coautor João Alves, profesor de la Universidad de Viena. «Pero hace unos cinco millones de años, el camino del Sol a través de la galaxia lo llevó directamente a la burbuja, y ahora el Sol se encuentra, solo por suerte, casi justo en el centro de la burbuja».

Hoy, mientras los humanos observan el espacio desde cerca del Sol, tienen un asiento de primera fila para ver el proceso de formación de estrellas que ocurre alrededor de la superficie de la burbuja.

«Piense en la explosión de la supernova quitando la nieve del gas circundante, acumulándolo como el borde de la burbuja. En algún momento, puede acumular suficiente gas que puede enfriarse y volverse inestable para colapsar, formando nuevas estrellas. Las cosas son más complicadas que esto, pero esta es la idea general”, escribió João Alves en un correo electrónico a La galaxia diaria.

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Física de superburbujas

«Se forma una sola superburbuja cuando poderosas explosiones de supernova desencadenan una onda de choque que barre el gas ambiental a su alrededor en una capa densa en expansión con una superficie que está lista para la formación de estrellas», dijo Zucker. La galaxia diaria. “Sin embargo, cuando se tocan múltiples superburbujas impulsadas por supernovas, este efecto de quitanieves se amplifica, por lo que esperamos aún más formación de estrellas donde se tocan las burbujas. Tenemos la idea de que la burbuja local podría estar interactuando con otras burbujas en nuestro vecindario galáctico y esperamos explorar esta línea de investigación en trabajos futuros”.

Los astrónomos teorizaron por primera vez que las superburbujas estaban omnipresentes en la Vía Láctea hace casi 50 años. “Ahora, tenemos pruebas, y ¿cuáles son las posibilidades de que estemos justo en medio de una de estas cosas?” Pregúntale a Goodman. Estadísticamente, es muy poco probable que el Sol esté centrado en una burbuja gigante si tales burbujas fueran raras en nuestra Vía Láctea, explica.

Goodman compara el descubrimiento con una Vía Láctea que se parece mucho al queso suizo con agujeros, donde las supernovas explotan los agujeros en el queso y se pueden formar nuevas estrellas en el queso alrededor de los agujeros creados por las estrellas moribundas.

La última palabra: «Formación estelar desencadenada»

«Las nubes moleculares son los lugares de nacimiento de las estrellas», escribió Michael Foley, coautor y miembro de la NSF en el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en un correo electrónico a La galaxia diaria. “Dado que muchas de las nubes moleculares locales se encuentran en la superficie de la Burbuja Local, sugiere que las supernovas desempeñaron un papel importante en la compresión del gas suficiente para formar estrellas cercanas”, explica Foley. «Este mecanismo». Continúa, “se conoce como formación estelar ‘desencadenada’: las supernovas pueden empujar el gas para ‘desencadenar’ el colapso gravitatorio del gas en las estrellas, en lugar de que el gas colapse sin influencia externa. La presencia tanto de la burbuja local como del caparazón PerTau a solo unos pocos cientos de parsecs de nuestro Sol sugiere que este enfoque «activado» puede ser un mecanismo importante, si no el dominante, para formar nuevas estrellas.

“Al trazar nuevas burbujas en nuestra galaxia”, señala Foley, “podemos estudiar exactamente qué tan común es que las estrellas moribundas “provoquen” el nacimiento de otras nuevas. Estas burbujas también nos ayudarán a comprender la evolución de estructuras más grandes en nuestra galaxia, como sus brazos espirales y «chimeneas galácticas»: cavidades en el medio interestelar producidas por múltiples explosiones de supernova que pueden canalizar gas fuera del plano galáctico y hacia el halo. . Creemos que la Burbuja Local puede ser un ejemplo de una chimenea galáctica.

La turbulencia es el catalizador

“Además”, explica Foley en su correo electrónico, “el gas dentro de las nubes moleculares es muy turbulento. La turbulencia es muy importante en la formación de estrellas por dos razones: 1) es capaz de generar subregiones densas individuales en el gas que pueden comenzar a colapsar y formar estrellas y 2) mantiene el gas moviéndose lo suficientemente rápido como para evitar el colapso gravitacional de toda la nube molecular en una vez. Sin embargo, el debate continúa con respecto a cómo las nubes obtuvieron originalmente esta turbulencia. Una posibilidad es que la turbulencia pueda ser producida por la interacción de choques del medio interestelar que comprimen y agitan el gas dentro de las nubes. Estos choques podrían ser producidos por eventos como las supernovas, por lo que estudiar la estructura 3D de las burbujas y su relación con las nubes moleculares puede darnos pistas sobre las formas en que las supernovas contribuyen a la generación de turbulencias”.

A continuación, el equipo planea mapear más burbujas interestelares para obtener una vista completa en 3D de sus ubicaciones, formas y tamaños. Trazar las burbujas y su relación entre sí permitirá en última instancia a los astrónomos comprender el papel que desempeñan las estrellas moribundas en el nacimiento de otras nuevas, y en la estructura y evolución de galaxias como la Vía Láctea..

Crédito de la imagen: parte superior de la página, The Local Bubble, Leah Hustak (@STScI)

Maxwell Moeastrofísico NASA Einstein Fellow, Universidad de Arizona vía joao alves , miguel foley, catalina zucker y CfA de Harvard

Maxwell Moe, astrofísico, NASA Einstein Fellow, Universidad de Arizona. Se puede encontrar a Max dos noches a la semana explorando los misterios del Universo en el Observatorio Nacional de Kitt Peak. Max recibió su doctorado en astronomía de la Universidad de Harvard en 2015.