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Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Universidad de Concepción

La danza del cazador: primeras simulaciones computacionales del movimiento de estrellas y filamentos de gas en la constelación de Orión

 

De las grandes regiones de formación estelar en nuestra Galaxia, la nebulosa de Orión es la más cercana a nosotros. Ésta se ubica dentro de la constelación de Orión, la cual los antiguos griegos veían como el Gran Cazador. Esta nebulosa alberga un gran cúmulo estelar en formación dentro de un filamento de gas masivo. Las estrellas jóvenes que todavía se están formando dentro de Orión pueden ser afectadas por los movimientos del gas.

Usando observaciones hechas por el telescopio espacial Herschel y por el proyecto APOGEE, la Dra. Amelia Stutz había descubierto previamente una pista sobre una posible conexión entre los movimientos de las estrellas y de los filamentos del gas. Propuso que estos filamentos de gas podrían ser entidades dinámicas, que podrían mostrar movimientos periódicos, es decir, pareciera que “los filamentos están bailando". Como resultado, las estrellas jóvenes dentro del filamento experimentarían aceleraciones periódicas, muy similar a lo que sienten los pasajeros en horario punta en un autobús que frena y acelera. Las estrellas podrían entonces ser expulsadas con la huella de la velocidad del filamento de gas. Este fenómeno se ha denominado mecanismo “Slingshot".

En esta nueva investigación, titulada "Eyecciones dinámicas de estrellas debidas a un filamento de gas en aceleración", se proporciona el primer estudio del mecanismo “Slingshot” utilizando simulaciones computacionales de vanguardia. El estudio, llevado a cabo por académicos de la Universidad de Concepción, consistió en realizar simulaciones de un filamento de gas oscilante con el objetivo de determinar qué efecto tiene el movimiento del gas sobre las estrellas que nacen dentro del filamento.

"Nuestro principal hallazgo es la confirmación de que un filamento oscilante puede, de hecho, aumentar dramáticamente las velocidades de las estrellas debido a la gran aceleración del filamento de gas. Por otro lado, un filamento de gas sin movimiento no reproduce las velocidades de las estrellas", explica la Dra. Stutz.

Uno de los investigadores que fue parte del estudio, el Dr. Michael Fellhauer, agrega que “también damos una predicción muy precisa de qué tan rápido y con qué amplitud el filamento tiene que oscilar para obtener las velocidades de las estrellas que observamos. En otras palabras, nuestros modelos dan ‘los pasos de la danza’ y el ‘compás del filamento’”.

La investigación será publicada en la revista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, entregando así nuevas ideas respecto al papel fundamental del gas sobre un joven cúmulo de estrellas. Estos resultados representan un primer e importante paso en el desarrollo de un nuevo modelo físico de la formación de cúmulos de estrellas.

Para más detalles sobre la investigación:

- Video simulación: https://www.youtube.com/watch?v=-CY1IwXpBhk

- Artículo: https://arxiv.org/abs/1704.00720

Ilustración del mecanismo "Slingshot"

Los cinco paneles representan una secuencia temporal (de izquierda a derecha) de una simulación de un filamento de gas con estrellas jóvenes.  La densidad del filamento de gas es representada por el rojo (más oscuro es menos denso), mientras que las estrellas son representadas por los puntos blancos.  La escala de las imágenes es dada por la línea verde en el panel de la izquierda, que representa una distancia de diez billones de kilómetros, aproximadamente la distancia que la luz recorre en un año.  El primer panel muestra las posiciones iniciales de las estrellas que nacen a lo largo del filamento de gas.  En el segundo panel, vemos que el filamento se mueve hacia la derecha, arrastrando a las estrellas junto a él.  El tercer panel muestra que algunas estrellas se alejan del filamento.  Éste comienza a detenerse, pero algunas estrellas tienen una velocidad relativamente alta y no son capaces de reducir su velocidad junto con el filamento.  En el cuarto panel, el filamento ha cambiado su dirección y ha comenzado a moverse de vuelta a su posición inicial.  Una fracción de estrellas ha sido eyectado por el filamento, mientras que el resto aun lo sigue.  En el último panel, observamos una distribución de estrellas que está mucho más dispersa, comparado con el primer panel.  Así, hemos demostrado que un filamento oscilante puede, efectivamente, dispersar las estrellas jóvenes, tal como es observado en la nebulosa de Orión.

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