Webb observa un inmenso chorro estelar en las afueras de nuestra Vía Láctea

Fuente ESA/WEBB

Muy lejos, hacia los confines de nuestra galaxia, la Vía Láctea, una joven estrella en formación anuncia su nacimiento al Universo en forma de un espectáculo de fuegos artificiales con aspecto festivo. Estos dos chorros hirvientes de gases calientes resplandecen a lo largo de 8 años luz, el doble de la distancia entre nuestro Sol y el sistema estelar más cercano. Los gases sobrecalentados que caen sobre la estrella masiva son expulsados ​​de vuelta al espacio a lo largo de su eje de rotación, y sus potentes campos magnéticos los confinan en haces estrechos. El Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA presenció el espectáculo en luz infrarroja. Los chorros se abren paso entre el polvo y el gas interestelar, creando detalles fascinantes que solo el Webb ha captado.

El Webb ha captado un soplete de gases hirvientes que brota de una estrella monstruosa en crecimiento volcánico. Con una extensión de 8 años luz, la longitud de la erupción estelar es aproximadamente el doble de la distancia entre nuestro Sol y el cercano sistema Alfa Centauri. El tamaño y la fuerza de este chorro estelar en particular, conocido como Sharpless 2-284 (Sh2-284 para abreviar), lo califican como inusual, según los investigadores.

El chorro se extiende por el espacio a cientos de miles de kilómetros por hora. La protoestrella central, con una masa equivalente a diez soles, se encuentra a 15.000 años luz de distancia, en los confines de nuestra galaxia.

El descubrimiento del Webb fue fortuito. «Antes de la observación, desconocíamos la existencia de una estrella masiva con este tipo de superchorro. Un chorro de hidrógeno molecular tan espectacular procedente de una estrella masiva es inusual en otras regiones de nuestra galaxia», declaró el autor principal, Yu Cheng, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón.

Esta clase única de fuegos artificiales estelares, llamados objetos Herbig-Haro (HH), son chorros de plasma altamente colimados que se disparan desde estrellas en formación. Estos chorros son el espectacular anuncio del nacimiento de una estrella al Universo. Parte del gas que se acumula alrededor de la estrella central se proyecta a lo largo de su eje de rotación, probablemente bajo la influencia de campos magnéticos.

Actualmente, se han observado más de 300 objetos HH, principalmente de estrellas de baja masa. Estos chorros fusiformes ofrecen pistas sobre la naturaleza de las estrellas en formación. La energía, la estrechez y las escalas temporales evolutivas de los objetos HH sirven para definir modelos del entorno y las propiedades físicas del joven objeto estelar que impulsa el chorro.

«Me sorprendió mucho el orden, la simetría y el tamaño del chorro cuando lo observamos por primera vez», declaró el coautor Jonathan Tan, de la Universidad de Virginia en Charlottesville y la Universidad Tecnológica Chalmers en Gotemburgo, Suecia.

Su detección ofrece evidencia de que los chorros HH deben aumentar de tamaño con la masa de la estrella que los impulsa. Cuanto más masivo sea el motor estelar que impulsa el plasma, mayor será el tamaño del chorro.

La detallada estructura filamentosa del chorro, captada por la nítida resolución del telescopio Webb en luz infrarroja, evidencia que el chorro se está adentrando en polvo y gas interestelar. Esto crea nudos separados, arcos de choque y cadenas lineales.

Las puntas del chorro, dispuestas en direcciones opuestas, encapsulan la historia de la formación de la estrella. «Originalmente, el material se encontraba cerca de la estrella, pero durante más de 100.000 años las puntas se propagaron hacia afuera, y luego el material que se encuentra detrás es un flujo de salida más reciente», dijo Tan.

Atípico

A casi el doble de distancia del centro galáctico que nuestro Sol, el protocúmulo que alberga el voraz chorro se encuentra en la periferia de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Dentro del cúmulo, unos cientos de estrellas aún se están formando. Su ubicación en el interior galáctico significa que las estrellas presentan deficiencia de elementos más pesados, además del hidrógeno y el helio. Esto se mide como metalicidad, que aumenta gradualmente a lo largo del tiempo cósmico a medida que cada generación estelar expulsa productos finales de la fusión nuclear a través de vientos y supernovas. La baja metalicidad de Sh2-284 refleja su naturaleza relativamente prístina, lo que la convierte en un análogo local de los entornos del universo primitivo, que también presentaban deficiencia de elementos más pesados.

«Los excelentes datos del Webb también nos han demostrado que, en masas menores, parece que se forman relativamente más estrellas en Sh2-284 que en cúmulos más cercanos y ricos en metales», afirmó el coautor Morten Andersen, del Observatorio Europeo Austral y autor principal de un segundo artículo sobre los datos del Webb. «Este cúmulo es una región excelente para ayudarnos a comprender la formación estelar en todo el Universo».

«Las estrellas masivas, como la que se encuentra dentro de este cúmulo, tienen una influencia muy importante en la evolución de las galaxias. Nuestro descubrimiento arroja luz sobre el mecanismo de formación de estrellas masivas en entornos de baja metalicidad, lo que nos permite utilizar esta estrella masiva como laboratorio para estudiar lo que ocurría en la historia cósmica anterior», añadió Cheng.

Desenrollando el tapiz estelar

Los chorros estelares, impulsados ​​por la energía gravitacional liberada a medida que una estrella crece en masa, codifican la historia de la formación de la protoestrella.

“Las nuevas imágenes del Webb nos indican que la formación de estrellas masivas en estos entornos podría proceder mediante un disco relativamente estable alrededor de la estrella, algo que se espera en los modelos teóricos de formación estelar, conocido como acreción del núcleo”, afirmó Tan. “Una vez que encontramos una estrella masiva que expulsa estos chorros, nos dimos cuenta de que podíamos usar las observaciones del Webb para probar las teorías de formación de estrellas masivas. Desarrollamos nuevos modelos teóricos de acreción del núcleo que se ajustaban a los datos, para básicamente indicarnos qué tipo de estrella se encuentra en el centro. Estos modelos implican que la estrella tiene aproximadamente 10 veces la masa del Sol, sigue creciendo y ha estado impulsando este flujo de salida”.

Durante más de 30 años, los astrónomos han discrepado sobre cómo se forman las estrellas masivas. Algunos creen que una estrella masiva requiere un proceso muy caótico, llamado acreción competitiva.

En el modelo de acreción competitiva, el material cae desde muchas direcciones diferentes, por lo que la orientación del disco cambia con el tiempo. El chorro se lanza perpendicularmente, por encima y por debajo del disco, por lo que también parecería girar en diferentes direcciones.

«Sin embargo, lo que hemos visto aquí, gracias a que conocemos toda la historia —un tapiz de la historia—, es que los lados opuestos de los chorros están separados por casi 180 grados. Esto nos indica que este disco central se mantiene estable y valida una predicción de la teoría de acreción del núcleo», afirmó Tan.

Donde hay una estrella masiva, podría haber otras en esta frontera exterior de la Vía Láctea. Es posible que otras estrellas masivas aún no hayan alcanzado el punto de emitir chorros de tamaño similar al de una candela romana. Datos del Atacama Large Millimeter Array en Chile, también presentados en este estudio, han descubierto otro núcleo estelar denso que podría estar en una etapa temprana de construcción.

El artículo ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal.

Referencia

• Yu Cheng et al. «LZ-STAR Survey: Low-metallicity Star Formation Survey of Sh2-284. I. Ordered Massive Star Formation in the Outer Galaxy». 2025 ApJ 990 173 DOI 10.3847/1538-4357/addf4b