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Medir discos en las primeras etapas

TítuloThe VLA Nascent Disk and Multiplicity Survey: First Look at Resolved Candidate Disks around Class 0 and I Protostars in the Perseus Molecular Cloud
Autores: Dominique M. Segura-Cox, Robert J. Harris, John J. Tobin, Leslie W. Looney, Zhi-Yun Li, Claire Chandler, Kaitlin Kratter, Michael M. Dunham, Sarah Sadavoy, Laura Perez, Carl Melis
Institución del primer autor: Department of Astronomy, University of Illinois, Urbana, IL 61801, USA
Estatus: Aceptado por Astrophysics Journal Letters

protoestrella

Figura 1: Esquema de una proto-estrella (Imagen por NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC), con anotación por Antonio Hernández Gómez)

La formación de una estrella está acompañada por la formación de un disco, y esta forma permite el traslado de gas y polvo desde el entorno hasta la estrella. Más aún, el disco es el lugar donde se forman los planetas en el periodo de formación estelar. Esto significa que el disco tiene que ver con la formación de la estrella y de los planetas, pero el entendimiento de su propia formación se encuentra en la fase básica. Algunas teorías de formación de los discos pueden predecir el tamaño — masa, medida — y la cinemática — rotación, por ejemplo — de los discos, pero es muy difícil observar un disco.

En el estudio de hoy, los autores presentan algunas observaciones de discos en un una investigación aún más amplia sobre todas las características de la formación de estrellas jóvenes. La investigación se llama estudio Very Large Array Nascent Disk and Multiplicity (estudio del Gran Conjunto de discos nacientes y multiplicidad, o VANDAM, por su sigla en inglés), y los autores ya han publicado algunos resultados en otras publicaciones relacionadas.

Observaciones de discos

Se observaron con el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA, Gran Conjunto) en Nueva México, EEUU, y detectaron luz en con longitudes de onda en el rango 8-64 mm. En total el estudio VANDAM incluye observaciones de 80 proto-estrellas, algunas 43 de la Clase 0 y las demás 37 de la Clase I. Las estrellas son miembros del grupo de estrellas llamado Perseo, por su ubicación dentro de la constelación del mismo nombre. El sistema de clasificación es una manera de distinguir los “objetos estelares jóvenes” durante sus primeros millones de años. Los objetos de Clase 0 y I son conocidos como proto-estrellas, y se les reconoce por su cubierta de gas y polvo más grande que la estrella misma, además por unos chorros de materia saliendo de la estrella. En las clases siguientes, el disco se ha formado y la estrella sigue aumentando su masa hasta que se prende quemando de hidrógeno en su centro.

El estudio de hoy quiere detectar las primeras etapas de formación del disco, entonces muestra las detecciones de siete discos. Estas observaciones tienen la ventaja que pueden distinguir detalles con una resolución espacial de 12-65 UA (unidad astronómica). Es decir, hasta 12 veces la distancia de la Tierra al Sol, pero en un sistema a una distancia de 750 años luz. Con las observaciones actuales, se puede detectar luz a una gran distancia, pero todavía ‘se ve’ un alto nivel de detalle.

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Figura 2: Los 7 discos proto-estelares que los autores estudiaron. Cada 3 paneles pertenecen a un disco. El panel a la izquierda es la observación, en el medio es el modelo, y a la derecha es el “residual”, es decir la comparación de la observación con el modelo. A través de las observaciones, los autores miden el radio y masa del disco. (Figura 1 de Segura-Cox et al. 2016)

Características de los discos

La idea del estudio es medir la masa y el radio de los discos más jóvenes, para restringir algunas teorías de formación de los discos. Una posibilidad teórica es que es necesario tener algún tipo de “freno” para que la materia que se traslada hacia el centro puede llegar a juntarse con la estrella. Dicho mecanismo puede ser el “frenado magnético”. Este argumento también predice que el radio del disco debe ser menos de 10 UA. El desafío es medir un disco con tal resolución. A través de las observaciones y algunos modelos construidos por los autores, este estudio muestra que los radios de los discos son más grandes que el tamaño predicho de 10 UA.

Una explicación es que estos discos tienen la característica que sus campos magnéticos se arreglan de forma desalineada con respecto al disco. Esta estructura hace que el campo magnético tenga menos fuerza para regular la formación de masa en la proto-estrella, y que el disco se forme más grande y más rápidamente. El “frenado magnético” no tiene tanta importancia en estas proto-estrellas.

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