La danza cósmica en la región de formación estelar de Perseo

• Título del artículo original: The cosmic DANCe of Perseus I: Membership, phase-space structure, mass, and energy distributions
• Autores/as: J. Olivares, H. Bouy, N. Miret-Roig, P.A.B. Galli, L.M. Sarro, E. Moraux, A. Berihuete
• Institución del primer autor: Departamento de Inteligencia Artificial, Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED), Madrid, España.
• Estado de la publicación: Aceptado en Astronomy & Astrophysics (acceso abierto en arXiv)

Crédito de la imagen de portada: NASA/JPL-Caltech

La nube molecular de Perseo se encuentra como su nombre bien indica cerca de la constelación de Perseo. Esta nube está formada por gas y polvo que con el efecto de la gravedad puede llegar a colapsar y formar estrellas. Se trata de una de las nubes más cercanas a unos 280-320 pársecs y con unas estrellas de las más jóvenes de nuestra galaxia, con edades menores a los 10 millones de años. Y sí, aunque parezca mucho tiempo, en la escala de vida de las estrellas casi son unas recién nacidas. Por esta razón es una de las nubes moleculares más estudiadas ya que nos proporciona información sobre la formación de estrellas y su evolución. Y, sin embargo, ¡todavía queda mucho por descubrir!

En este trabajo se han usado catálogos públicos de estrellas (entre los que destaca la tercera publicación de datos de la misión Gaia) que contenían información sobre las estrellas que residen en esta región de formación estelar. Trabajando los datos cuidadosamente se han podido detectar 1052 estrellas que pertenecen a esta nube, lo que implica aumentar los miembros conocidos en un 31%. Además de identificar a nuevos miembros, se han obtenido con mayor precisión las posiciones, velocidades y luminosidades de las estrellas que residen en la nube de Perseo.

Diferentes grupos de estrellas dentro de la misma nube

Anteriormente a este estudio, se conocían seis subgrupos con diferentes poblaciones de estrellas dentro de la nube de Perseo: IC348 centro (“core” en inglés), IC348 halo o zona externa, NGC1333, Heleo (Heleus), Alceo (Alcaeus) y Autocte (Autochthe). Los últimos tres tienen estos nombres ya que en la mitología griega son hijos de Perseo. Con esta nueva remesa de datos ahora se ha identificado otro grupo más al que han llamado Gorgófone (Gorgophone), también hija de Perseo. En la Figura 1 se muestran los siete grupos donde Gorgófone está separado en dos componentes (“core” y “halo”). Inicialmente realizaron esta separación entre la región interna y externa del grupo, pero después concluyeron que no hay suficientes evidencias de que estas dos regiones sean poblaciones distintas de estrellas.

Diferencias y similitudes entre los grupos

Empecemos primero con los grupos IC348 centro y halo. La determinación de edades de estos grupos muestra que el halo se formó hace unos 5 millones de años mientras que el centro se formó hace 3 millones. Esta diferencia de edad evidencia que primero se debió formar el halo a partir de la misma nube de gas y que los restos que dejaron tiempo después se juntaron para formar la segunda tanda de estrellas del centro. Una consecuencia de esta formación escalonada es que el halo contiene estrellas más masivas que el centro, donde hay un déficit de estrellas más masivas que 5 veces la masa del Sol.

A diferencia de los grupos IC348 centro y IC348 halo, que tienen distintas edades, los dos subgrupos de Gorgófone tienen la misma edad, por lo que no se trata de grupos físicamente distintos.  Las diferencias en velocidad y posición que se han detectado pueden deberse a interacciones dinámicas una vez formados a partir de la misma nube molecular. 

En el artículo también se compara la distribución inicial de masa (proporción de estrellas que encuentran para cada masa) de IC348 centro y NGC1333. Estos dos grupos se formaron en regiones esencialmente distintas ya que el primero nació en una zona de baja densidad donde parte de la nube ya había colapsado para formar el halo y NGC1333 se formó en una zona de gran densidad. Sin embargo, encuentran que ambas distribuciones son iguales lo que desfavorece la hipótesis de que el entorno afecta a la distribución de masa de estrellas como se creía.

Además de las distribuciones de masa, el grupo investigador ha estudiado el estado dinámico de las estrellas. En esencia, han comprobado si las estrellas dentro de su grupo están ligadas gravitacionalmente a él o si, por el contrario, están desligadas y con el tiempo se marcharán del grupo.  Sorprendentemente, han encontrado una proporción mayor de estrellas desligadas de las que se esperaba. IC348 centro es el grupo con mayor masa y más compacto por lo que se esperaba una gran proporción de estrellas ligadas y, sin embargo, solo el 40% de las estrellas están ligadas. Por otra parte, el grupo más viejo es Alceo y aquí encuentran que solo entre el 10 y el 30% de las estrellas están ligadas.

Reconstrucción de la historia de formación de Perseo

Con toda la información recopilada de todas estas 1052 estrellas, se ha podido reconstruir la historia de formación de la nube de Perseo. El primer grupo que se formó fue Alceo hace unos 10 millones de años, seguido de Gorgófone 3 millones de años después. Estos dos grupos constituyen la primera generación de estrellas de la nube. La segunda generación la constituyen Heleo y el halo de IC348 y, pese a que estos grupos estén bastante separados, por sus similitudes se cree que formaron en un mismo evento hace 5 millones de años. Finalmente, la tercera generación de estrellas nació hace solo 3 millones de años y pertenecen a ella Autocte, NGC1333 y el centro de IC348.

A pesar de que se ha podido reconstruir la edad de estos grupos, aún falta por averiguar qué es lo que desencadena los episodios de formación estelar. Una de las propuestas es que se trata de un desencadenamiento interno. Es decir, una vez un grupo de estrellas ha colapsado, este genera una reacción en cadena que hace que las zonas vecinas empiecen también a formar estrellas. En este trabajo se han encontrado posibles evidencias a favor de este escenario, pero aún es necesaria más investigación para confirmar esta teoría.