Astrónomos de Harvard hablan sobre la «historia de detectives» de una burbuja de 1.000 años luz de ancho que rodea la Tierra

burbuja local

«Esta es realmente una historia de origen», dice el astrónomo y experto en visualización de datos, «por primera vez podemos explicar cómo comienzan a formarse todas las estrellas cercanas». kathryn zucker NASA Hubble Fellow en el Centro de Astrofísica de Harvard y el Instituto de Ciencias Espaciales sobre cómo descubrir La Tierra se encuentra en un vacío de 1.000 años luz de ancho rodeado de miles de estrellas jóvenes.

Crea una gran burbuja grande

Este descubrimiento plantea la pregunta: ¿Cómo se formaron estas estrellas? En un artículo publicado en Nature, astrónomos del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian (CfA) y del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) reconstruyen la historia evolutiva de nuestra galaxia vecina, mostrando cómo una serie de eventos que comenzaron hace 14 millones de años crearon una gran burbuja responsable de la composición de todas las estrellas jóvenes cercanas.

“Las suppeburbujas son el resultado de la explosión de muchas supernovas. Las estrellas masivas se forman en cúmulos, la mayor parte del tiempo, así que cuando mueren y explotan, no se produce una explosión, sino un grupo de explosiones que crearán una superburbuja». coautor joao alves, profesor de la Universidad de Viena en un correo electrónico a Galaxia diaria. Tenga en cuenta que muchas estrellas masivas cerca del Sol seguirán explotando como supernovas ‘pronto’, como corazón de escorpión, una supergigante roja con una masa de unas 12 veces la masa del Sol y más de 75.000 veces más brillante que el Sol en el corazón de la constelación de Escorpio”, agregó Alves.

La cavidad de la superburbuja es mucho menos densa que el entorno circundante y está llena de un gas delgado y caliente que puede alcanzar un millón de grados Kelvin, dijo Zucker. Galaxia diaria.

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La figura central de la hoja, una animación tridimensional del espacio-tiempo, revela que todas las estrellas jóvenes y las regiones de formación de estrellas, dentro de los 500 años luz de la Tierra, están sentadas en la superficie de una burbuja gigante conocida como Burbuja Local. Si bien los astrónomos saben de su existencia desde hace décadas, los científicos ahora pueden ver y comprender los comienzos de la burbuja local y su efecto en el gas circundante.

Nuestras estrellas Fuente: The Local Bubble

Usando una combinación de nuevos datos y técnicas de ciencia de datos, una animación del espacio-tiempo muestra cómo una serie de supernovas que explotaron por primera vez hace 14 millones de años empujaron el gas interestelar hacia afuera, creando una estructura similar a una burbuja con una superficie lista para la formación de estrellas. Hoy en día, siete regiones conocidas de formación de estrellas o nubes moleculares, regiones densas en el espacio donde se pueden formar estrellas, se encuentran en la superficie de la burbuja.

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“Las siete regiones de formación estelar son Taurus, Ophiuchus, Pipe, Corona Australis, Lupus, Mosca y Chameleons”, dijo Alves. Galaxia diariaPuedes verlos en este breve video de YouTube:

«Calculamos que se dispararon alrededor de 15 supernovas durante millones de años para formar la burbuja local que vemos hoy», dice Zucker, quien ahora es miembro del Hubble de la NASA en STScI.

Los astrónomos notan que la burbuja de forma extraña no está inactiva y continúa creciendo lentamente. «Se mueve a 4 millas por segundo», dice Zucker. «Ha perdido la mayor parte de su atractivo a pesar de que se ha estabilizado bastante en términos de velocidad».

La velocidad de expansión de la burbuja, así como las trayectorias pasadas y actuales de las estrellas jóvenes que se forman en su superficie, se derivaron de los datos adquiridos por el observatorio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea.

“Esta es una historia de detectives increíble, impulsada por datos y teoría”, dice la profesora de la Universidad de Harvard y astrofísica del Centro de Astrofísica Alyssa Goodman, coautora y fundadora de Glue, el programa de visualización de datos que permitió el descubrimiento. «Podemos reconstruir la historia de la formación de estrellas a nuestro alrededor utilizando una variedad de pistas independientes: modelos de supernova, movimientos estelares y fantásticos nuevos mapas en 3D del material que rodea la burbuja local».

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¿Estrellas explosivas impulsadas por burbujas por todas partes?

«Cuando explotaron las primeras supernovas que crearon la burbuja local, nuestro Sol estaba lejos del evento», dice el coautor João Alves, profesor de la Universidad de Viena. «Pero hace unos cinco millones de años, el camino del Sol a través de la galaxia lo llevó directamente a la burbuja, y ahora el Sol se encuentra, solo por suerte, justo en el centro de la burbuja».

Hoy, a medida que los humanos miran hacia el espacio más cerca del sol, tienen un asiento de primera fila para el proceso de formación de estrellas que ocurre en todas partes en la superficie de la burbuja.

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«Piense en una explosión de supernova que se desprende del gas circundante, acumulándose como el borde de la burbuja. En algún momento, podría acumular suficiente gas para enfriarse y volverse inestable para colapsar, formando nuevas estrellas. Las cosas son más complicadas de lo que parece». esto, pero esa es la idea pública”, escribió Joao Alves en un correo electrónico a Galaxia diaria.

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Física de superburbujas

«Una burbuja de supernova se forma cuando las poderosas explosiones de supernova provocan una onda de choque que arrastra el gas circundante hacia una corteza densa y en expansión con una superficie lista para la formación de estrellas», dijo Zucker. Galaxia diaria. «Sin embargo, cuando varias burbujas grandes impulsadas por una supernova entran en contacto, el efecto de pala de nieve se amplifica, por lo que esperamos más formación de estrellas donde las burbujas entran en contacto. Tenemos una idea de que la burbuja local podría interactuar con otras burbujas en nuestro vecindario galáctico, y esperamos explorar este tipo de investigación en trabajos futuros.

Los astrónomos plantearon por primera vez la hipótesis de que las supernovas dominaban la Vía Láctea hace casi 50 años. «Ahora, tenemos pruebas, ¿y cuáles son las probabilidades de que tengamos razón en medio de una de estas cosas?» pregunta Goodman. Estadísticamente hablando, es muy poco probable que el Sol esté centrado en una burbuja gigante si tales burbujas son raras en nuestra Vía Láctea, explica.

Goodman compara el descubrimiento con la Vía Láctea similar al queso suizo con agujeros, donde las supernovas destruyen los agujeros en el queso y se pueden formar nuevas estrellas en el queso alrededor de los agujeros causados ​​por estrellas moribundas.

La última palabra – «formación estelar estimulada»

Michael Foley, coautor y miembro de la NSF en el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, escribió en un correo electrónico a Galaxia diaria. «Debido a que hay muchas nubes moleculares locales en la superficie de la burbuja local, esto sugiere que las supernovas desempeñaron un papel importante en la compresión del gas lo suficiente como para formar estrellas cercanas», explica Foley. este mecanismo Continúa: «Se conoce como formación estelar ‘excitada’: las supernovas pueden empujar el gas para ‘estimular’ el colapso gravitatorio del gas en las estrellas, en lugar del colapso del gas sin influencia externa. La presencia tanto de la burbuja local como de Pertau shell dentro de unos pocos cientos de parsecs de nuestro Sol sugiere que este enfoque «excitado» puede ser un mecanismo importante, si no dominante, para la formación de nuevas estrellas.

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Foley señala que «al dibujar nuevas burbujas en nuestra galaxia, podemos estudiar qué tan común es que las estrellas moribundas den a luz a nuevas burbujas. Estas burbujas también nos ayudarán a comprender la evolución de estructuras más grandes en nuestra galaxia, como sus brazos espirales». y ‘pilas galácticas’ – cavidades en el medio interestelar. El resultado de múltiples explosiones de supernovas que pueden dirigir el gas fuera del plano galáctico hacia la corona.. Creemos que la burbuja local puede ser un ejemplo de una chimenea galáctica.

La agitación es el factor motivador.

«Además», explica Foley en su correo electrónico, «el gas dentro de las nubes moleculares es extremadamente turbulento. La turbulencia es tan importante en la formación de estrellas por dos razones: 1) que es capaz de generar subregiones densas únicas en el gas que pueden comenzar a colapsan y forman estrellas y 2) mantiene el gas moviéndose lo suficientemente rápido como para evitar el colapso gravitacional de toda la nube molecular al mismo tiempo. Continúa el debate sobre cómo las nubes obtuvieron originalmente esta turbulencia. Una posibilidad es que la turbulencia podría resultar de la interacción de choques del medio interestelar que comprime y agita el gas dentro de las nubes Estos choques pueden ser causados ​​por eventos como las supernovas, por lo que estudiar la estructura tridimensional de las burbujas y su relación con las nubes moleculares puede darnos pistas sobre las formas en que las supernovas contribuyen a la generación de turbulencias».

A continuación, el equipo planea dibujar más burbujas entre las estrellas para obtener una vista completa en 3D de sus ubicaciones, formas y tamaños. Dibujar las burbujas y su relación entre sí eventualmente permitirá a los astrónomos comprender el papel de las estrellas moribundas en el nacimiento de nuevas burbujas y en la estructura y evolución de galaxias como la Vía Láctea..

Crédito de la imagen: parte superior de la página, burbuja local, Lea Hostak (@STScI)

maxwell mesastrofísico NASA Einstein, Universidad de Arizona vía joao alves Y miguel foleyY kathryn zucker Y CfA de Harvard

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