Cuando miras una región del cielo donde nacen las estrellas, ves una nube de gas y polvo y un montón de estrellas. Realmente es una hermosa vista. En la mayoría de los lugares, todas las estrellas terminan teniendo aproximadamente la misma masa. Esa masa es probablemente el factor más importante que desea saber sobre esto. Indica cuánto tiempo vivirá la estrella y cómo será su futuro. Pero, ¿qué determina su masa y la masa de sus hermanos en una guardería estelar? ¿Hay alguna fuerza gobernante que les diga qué tan masivos serán? Resulta que las estrellas hacen esto por sí mismas.
Años de observaciones muestran que no importa dónde miremos en nuestra galaxia, las estrellas en cúmulos tienen masas similares. Pueden ser cúmulos de estrellas similares al Sol o cúmulos de gigantes estelares masivos. Y eso es cierto ya sea que sean atractivos y jóvenes en la era moderna, o que tengan miles de millones de años. Los astrónomos de la Universidad de Texas en Austin querían saber cómo sería eso. Así que armaron un conjunto de simulaciones, junto con colegas en California, Illinois y Massachusetts. Se centraron en algo llamado «función de masa inicial» (IMF), que esencialmente describe cuántas estrellas de varias masas se formarán en una nube de nacimiento estelar.
Comprender el FMI a través de simulaciones
Las simulaciones de supercomputadora fueron parte del proyecto Star Formation in Gaseous Environments (STARFORGE), dirigido por Dávid Guszejnov de UT Austin y Michael Grudic de Carnegie Observatories. Esto ayudó al equipo de investigación a investigar algunos misterios sin resolver de la formación de estrellas y por qué el IMF es tan similar en diferentes partes de la galaxia. “Llevamos mucho tiempo preguntándonos por qué”, dijo Guszejnov, líder del proyecto STARFORGE. «Nuestras simulaciones siguieron a las estrellas desde su nacimiento hasta el punto final natural de su formación para resolver este misterio».
La respuesta fue una sorpresa. «Descubrimos que la formación de estrellas es un proceso de autorregulación», dijo Guszejnov. “Las estrellas que se forman en entornos totalmente diferentes tienen un IMF similar, porque la retroalimentación estelar, que se opone a la gravedad, también actúa de manera diferente, empujando las masas estelares hacia la misma distribución de masas”.
Estas simulaciones de STARFORGE son un gran avance en la comprensión del FMI. Son los primeros en rastrear la formación de estrellas individuales en una nube gigante que colapsa y al mismo tiempo capturan cómo interactúan con su entorno, emitiendo luz y dispersando masa a través de chorros y vientos. Este fenómeno se llama ‘retroalimentación estelar’ y es parte del mecanismo de autorregulación que gobierna las masas estelares.
Nacimiento estelar e implicaciones
Las estrellas nacen en lotes dentro de nubes gigantes de gas y polvo. Con el tiempo, la atracción gravitacional atrae los granos de polvo junto con el gas. Esto forma grumos densos que caen hacia el centro de las nubes y las comprimen. A medida que aumentan las densidades, también aumentan las temperaturas. Finalmente, nace una estrella. Pero, ese no es el final de la historia.
Cada uno tiene un disco giratorio de gas y polvo a su alrededor, y aquí es donde se pueden formar los planetas. Si lo hacen, surge la pregunta de si pueden convertirse en mundos que sustentan la vida. Y eso nos lleva de vuelta a la función de masa inicial. Que estos planetas puedan albergar vida depende de la masa de la estrella y de cómo se formó. Por lo tanto, comprender la formación y las masas de las estrellas que se crean en una nube dada es crucial para determinar dónde se puede formar la vida en el universo.
«Las estrellas son los átomos de la galaxia», dijo Stella Offner, profesora asociada de astronomía en la Facultad de Ciencias Naturales de UT Austin y el Instituto Oden de Ingeniería y Ciencias Computacionales. «Su distribución masiva dicta si los planetas nacerán y si la vida puede desarrollarse».
El proceso de autorregulación de la masa entre las estrellas recién formadas no solo es importante para comprender la formación de los planetas (y la vida) en nuestra propia galaxia. Este conocimiento ahora se puede utilizar para estudiar otras galaxias y ayudar a los astrónomos a comprender mejor los mismos procesos en galaxias distantes.
Para más información
Las estrellas arrojan luz sobre por qué las poblaciones estelares son tan similares en la Vía Láctea
Efectos del entorno y física de retroalimentación de la función de masa inicial de estrellas en simulaciones de STARFORGE
El Proyecto STARFORGE
La función de masa inicial
https://www.cfa.harvard.edu/news/initial-mass-function
