NIRS3: la protoestrella que muestra cómo crecen las estrellas gigantes

Las estrellas de baja masa, como el Sol, se forman a partir de fragmentos de grandes nubes de gas y polvo, que se condensan hasta que se forma un objeto central, o protoestrella, que crece absorbiendo gas de un disco a su alrededor y expulsa el material sobrante a través de dos chorros situados en los polos. Se desconocía, sin embargo, si las estrellas más masivas, que pueden alcanzar decenas de veces la masa del Sol, se forman a través de este mismo mecanismo. Un estudio internacional, liderado por el IAA-CSIC, ha obtenido la imagen más precisa de la protoestrella masiva NIRS3, que no solo parece sugerir que, en efecto, todas las estrellas se forman igual, sino que apunta que esta estrella alterna episodios de acumulación y expulsión de material.

Las estrellas masivas, que culminan su vida en explosiones de supernova, son escasas, y nuestro conocimiento sobre ellas resulta aún incompleto. No obstante, estas estrellas influyen de modo determinante en la estructura y evolución de las galaxias, y son las responsables de la existencia de, entre otros, algunos de los elementos que nos componen, como el hierro, el sodio o el magnesio.

Concepción artística del estallido en NIRS3. Imagen: R. Fedriani y J. Pizarro.

“Observar cómo se forman las estrellas es en definitiva entender nuestros propios orígenes. Es muy emocionante poder revelar detalles con una resolución angular de tan solo sesenta miliarcosegundos en el infrarrojo cercano, lo que es equivalente a la resolución del telescopio espacial James Webb a dos micras. Esta resolución nos permitiría distinguir objetos en la superficie de la Luna como el Coliseo romano o bien distinguir un balón de fútbol a una distancia de unos 2400 kilómetros, aproximadamente la distancia de España a Polonia”, apunta Rubén Fedriani, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que encabeza el estudio.

NIRS 3, ubicada en la región de formación estelar masiva S255IR, con unas veinte veces la masa del Sol y una estructura formada por un objeto central (la protoestrella), un disco y un chorro bipolar, experimentó en otoño de 2015 un súbito aumento de luminosidad. Se trataba de un estallido de acrecimiento, un fenómeno habitual en la formación de las estrellas de baja masa, pero nunca visto en las estrellas masivas, y que se debe al carácter grumoso del disco que alimenta la estrella en formación: en ocasiones, la estrella absorbe fragmentos del disco que producen un aumento repentino de su luminosidad.

La detección de un estallido de acrecimiento en NIRS 3 constituye uno de los indicios más sólidos de que, en efecto, las estrellas de alta masa se forman a través de un proceso similar que el que da origen a las de baja masa (y no, como proponía el modelo alternativo, a partir de la fusión de estrellas de menor masa).

El reciente trabajo ha podido observar por primera vez en el infrarrojo cercano cómo el material absorbido episódicamente ha sido expulsado como consecuencia del estallido. Sugiere, además, un escenario donde la estrella alterna episodios de acumulación de material con expulsiones repentinas del mismo, y el análisis de datos de treinta años apunta a que a finales de la década de 1980 experimentó otro estallido similar al de 2015.

“Este estudio nos permite entender un poco mejor el escenario de formación episódica donde las protoestrellas, particularmente en este caso las masivas, se forman a través de episodios de acreción que posteriormente se manifiestan en chorros de expulsión de material. De hecho, nuestro artículo concluye que NIRS3 se encuentra en una etapa de acreción muy activa propensa a más explosiones de acreción”, concluye Rubén Fedriani (IAA-CSIC).

 Referencia: 

R. Fedriani et al. «The sharpest view on the high-mass star-forming region S255IR Near-InfraRed Adaptive Optics Imaging on the Outbursting Source NIRS3». Astronomy & Astrophysics, August 2023. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202346736