La Burbuja Local galáctica, acusada de crear estrellas recientemente en el vecindario solar

• Título del artículo original: Star formation near the Sun is driven by expansion of the Local Bubble
• Autoras/es: Catherine Zucker, Alyssa A. Goodman, João Alves, Shmuel Bialy, Michael Foley, Joshua S. Speagle, Josefa Großschedl, Douglas P. Finkbeiner, Andreas Burkert, Diana Khimey, Cameren Swiggum
• Institución de la primera autora: Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian (USA) y Space Telescope Science Institute (Baltimore, USA)
• Estado de la publicación: publicado en Nature, de acceso abierto en arXiv.

Crédito de la imagen de portada: C. Zucker y equipo (adaptada).

Hace tiempo que sabemos que la vecindad solar es una auténtica guardería: el Sol está rodeado de cúmulos de estrellas muy jóvenes, formadas hace menos de 20 millones de años (el Sol tiene unos 4500 millones) a menos de 200 pársecs (la Vía Láctea, nuestra galaxia, mide unos 16000 pársecs de radio). Por otro lado, desde los años 70 sabemos que el Sol vive en la llamada “Burbuja Local”, una especie de “cavidad” donde la densidad de gas es unas diez veces menor que en el espacio interestelar. Curiosamente, el Sol no nació en ella, sino que está atravesándola como parte de su periplo galáctico (al igual que la Tierra gira en torno al Sol, nuestra estrella orbita el centro galáctico). Pero, ¿cómo se formó? ¿Tiene alguna relación con la juventud de la vecindad solar?

Informe de situación en la burbuja: Gaia al rescate

Investigaciones previas sugerían que, en efecto, podría haber una conexión. Así que el equipo firmante del artículo de hoy empieza por estudiar detalladamente la forma y dimensiones de la Burbuja, para lo que necesitan conocer la distribución del gas de su alrededor. Y dado que se sabe que el movimiento de los cúmulos de estrellas jóvenes se puede considerar representativo del movimiento de la nube de gas de la que nacieron, el equipo usa el movimiento estelar como indicador del desplazamiento gaseoso. En concreto, estudian cúmulos con estrellas jóvenes situados en los bordes de la Burbuja, hasta un máximo de 300-400 pársecs de distancia. Estas estrellas se formaron hace menos de 20 millones de años, la edad que estudios previos estiman para la Burbuja Local, lo que excluye a los cúmulos más viejos cuya formación estelar no pudo estar relacionada con ella.

Este trabajo es posible gracias a los datos recientes de Gaia, el observatorio espacial de la Agencia Espacial Europea que proporciona medidas muy precisas de la posición y velocidad de los astros en torno al Sistema Solar. Y los resultados no dejan lugar a dudas: tal y como observamos en la Figura 1, prácticamente todos los cúmulos con estrellas jóvenes de hasta 200 pársecs de distancia al Sol se sitúan en la superficie de la Burbuja Local (estructura violeta en la Figura 1).

Es interesante destacar que uno de los cúmulos que no se encuentra en la corteza de la Burbuja es la Nube Molecular de Perseo, a 300 pársecs de distancia. Sin embargo todo indica que esta habría sido desplazada de la superficie de la Burbuja Local por otra burbuja más pequeña: la recientemente descubierta SuperBurbuja Per-Tau (esfera verde en la Figura 1).

Figura 1 (interactiva): Visión espacial en tres dimensiones de la vecindad solar, con los ejes en pársecs. La estructura violeta es la Burbuja Local; las flechas de colores, los cúmulos estelares utilizados en el estudio (las flechas indicando la dirección del movimiento) y las manchas grises, polvo. La posición del Sol dentro de la Burbuja se indica con una equis amarilla. La esfera verde es la SuperBurbuja Per-Tau. Es posible desplazarse y rotar la figura usando los controles del ratón. Crédito: Catherine Zucker y equipo.

Creando burbujas galácticas

Pero eso no es todo. En base a los datos actuales, el equipo estudia las trayectorias de los cúmulos retrocediendo en el tiempo hasta hace 20 millones de años gracias a simulaciones generadas por un código informático (galpy). Y los resultados muestran evidencias de expansión hacia el exterior durante este periodo, lo que sugiere que fueron “barridos”. Es más, utilizando un modelo analítico para la Burbuja, el equipo simula su evolución y observa bajo qué condiciones se reproducen mejor las posiciones y velocidades actuales de los cúmulos estelares. La Figura 2 muestra el mejor resultado para una expansión esférica de la Burbuja, si bien su forma actual es muy irregular debido a las fluctuaciones de densidad del medio interestelar (al encontrar una zona de mayor densidad, la expansión se ralentizaría en dicha ubicación, pero no en aquellas donde hay menores densidades). Esta revela múltiples épocas de formación estelar sucesivas, de manera que cada generación de estrellas se formaría en la corteza de la Burbuja Local a medida que se expande.

 

El asunto entonces parece claro: tanto el hecho de que las estrellas jóvenes y el gas se sitúen en el borde de la burbuja, como el de que se muevan hacia el exterior, serían consecuencias “colaterales” del fenómeno que creó la Burbuja Local. Durante años se han propuesto modelos teóricos que proponían a las supernovas, explosiones asociadas a la muerte de estrellas masivas, como posible origen de las burbujas, ya que su onda de choque sería capaz de “arrastrar” el gas interestelar dejando una cavidad interior. De esta manera su superficie sería una región ideal para la formación estelar, y la muerte de las estrellas posibilitaría el nacimiento de multitud de nuevos astros. El problema era encontrar evidencias claras en favor de estos modelos.

Y de ahí la relevancia de este estudio, cuyos resultados son muy prometedores: la Burbuja Local habría empezado a formarse hace unos 14 millones de años, evolucionando hasta su configuración actual como consecuencia de la explosión de unas 14 supernovas espaciadas cada millón de años aproximadamente. Dichas supernovas pertenecerían a la Asociación Estelar de Scorpius-Centarus, en concreto a los cúmulos estelares Centaurus Superior-Lupus (UCL, por sus siglas en inglés) y Centaurus Inferior-Crux (LCC). Así que todo apunta a que, en efecto, las supernovas podrían ser perfectamente el origen de las burbujas galácticas.

¿Vivimos en una galaxia burbujeante?

Pese a todo, en el momento de explosión de la primera supernova el Sol estaría a 300 pársecs de distancia, y sólo hace 5 millones de años habría entrado en la Burbuja Local. Esto sugiere que debe haber muchas más de estas burbujas por toda la galaxia, ya que de lo contrario las probabilidades de que el Sol viviese dentro de una serían ínfimas. Pero, ¿cómo de comunes son? ¿Cómo influyen en la formación estelar? ¿Qué pasa si interaccionan entre ellas? Las respuestas a estas y otras muchas preguntas que se plantean a partir de este estudio, requerirán mucha más investigación. ¡Tenemos astrofísica para rato!