Un campo magnético listo para formar estrellas

El radiotelescopio chino FAST ha detectado una fuerza de campo magnético en la nube molecular L1544, una región del medio interestelar que parece preparada para formar estrellas.

Los campos magnéticos son muy habituales en el cosmos y tienen un papel fundamental en la formación de estrellas pero aún no se ha conseguido avanzar demasiado en su estudio ya que los niveles de señal que somos capaces de detectar son demasiado bajos. Para poner las cosas en contexto, la intensidad del campo magnético en L1544 en aproximadamente 4 micro Gauss, o 6 millones de veces más débil que la de la Tierra. Cómo se disipa el campo magnético interestelar para permitir que la nube colapse sigue siendo un problema sin resolver en la formación de estrellas. La principal solución propuesta ha sido durante mucho tiempo la dispersión ambipolar (el desacoplamiento de partículas neutras del plasma) en los núcleos de las nubes.

El gigantesco radiotelescopio chino FAST ha detectado una fuerza de campo magnético en la nube molecular L1544, una región del medio interestelar que parece preparada para formar estrellas.

El telescopio, también apodado "China Sky Eye", es una obra que cuenta con un diámetro de medio kilómetro, lo que lo convierte en el radiotelescopio más grande del planeta. Antes del FAST, el radiotelescopio de Arecibo, en Puerto Rico, era el más grande de su categoría gracias a sus 305 metros de diámetro.

FAST es un telescopio de un solo plato que inició sus operaciones el 11 de enero del 2020 y que está ubicado en la ciudad de Guiyang, al suroeste de China. Sus primeras observaciones forman parte de investigaciones oficiales de investigadores chinos. Según Xinhua, el telescopio alcanzó y superó los niveles de sus indicadores técnicos, lo que lo colocan no sólo como el más grande, sino también como el de mejor desempeño en el mundo.

Después de casi 20 años desde el inicio de su construcción, FAST inició sus pruebas en septiembre de 2016. Es unas 2,5 veces más sensible que el telescopio de Arecibo, por lo que es capaz de recibir un máximo de 38 gigabytes de información por segundo.

Volviendo a los campos magnéticos, podemos destacar que son ingredientes esenciales, pero a menudo desconocidos del medio interestelar y del proceso de formación de estrellas, y esta ignorancia que los rodea puede atribuirse a la falta de sondeos experimentales. Mientras que a principios del siglo XIX Michael Faraday ya estaba estudiando la relación entre el magnetismo y la electricidad con bobinas en el sótano de la Royal Institution, hoy los astrónomos todavía no pueden desplegar bobinas durante años luz.

El equipo dirigido por el Dr. Li Di, de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia China de Ciencias (NAOC), utilizó la técnica llamada HI de autoabsorción estrecha (HINSA), desarrollada por primera vez por Li Di y Paul Goldsmith utilizando datos de la Radiotelescopio de Arecibo. Sus hallazgos se publican en Nature.

“La sensibilidad de FAST facilitó la detección clara del efecto Zeeman de HINSA. Los resultados sugieren que estas nubes alcanzan un estado supercrítico, es decir, están preparadas para el colapso, antes de lo que sugieren los modelos estándar”. según lo indican los científicos.

El efecto Zeeman, la división de una línea espectral en diferentes componentes de frecuencia en presencia de un campo magnético, es la única sonda directa de la intensidad del campo magnético interestelar. Este efecto es débil ya que el cambio de frecuencia proveniente de las nubes correspondientes es solo una mil millonésima parte de las frecuencias intrínsecas de las líneas emisoras.

“El diseño de FAST para concentrar ondas de radio en un gabinete cableado da como resultado una óptica limpia, que fue fundamental para el éxito del experimento Zeeman de HINSA”, dice Li.

En 2003, se descubrió que los espectros de nubes moleculares contienen un hidrógeno atómico característico llamado HINSA, que es producido por átomos de hidrógeno enfriados por colisiones con moléculas de hidrógeno. Desde su detección en el telescopio de Arecibo, el efecto Zeeman de HINSA se ha considerado una sonda prometedora del campo magnético en las nubes moleculares.

HINSA tiene una intensidad de línea entre 5 y 10 veces mayor que la de los trazadores moleculares. También tiene una respuesta relativamente fuerte a los campos magnéticos y, a diferencia de la mayoría de los trazadores moleculares, es resistente a las variaciones astro químicas.

Las mediciones de HINSA realizadas por FAST sitúan la intensidad del campo magnético en L1544 en aproximadamente 4 micro Gauss, o 6 millones de veces más débil que la de la Tierra. Un análisis combinado de absorción de cuásar (agujero negro supermasivo activo) y emisión de hidroxilo también reveló una estructura de campo magnético coherente en todo el medio frío neutro, la envoltura molecular y el núcleo denso, con una orientación y amplitud similares.

Por lo tanto, la transición de la sub criticidad magnética a la super criticidad, es decir, cuando el campo puede y no puede soportar la nube contra la gravedad, respectivamente, ocurre en la envoltura y no en el núcleo, a diferencia de la imagen convencional.

Cómo se disipa el campo magnético interestelar para permitir que la nube colapse sigue siendo un problema sin resolver en la formación de estrellas. La principal solución propuesta ha sido durante mucho tiempo la dispersión ambipolar (el desacoplamiento de partículas neutras del plasma) en los núcleos de las nubes.

La coherencia del campo magnético revelada por el efecto Zeeman de HINSA significa que la disipación del campo ocurre durante la formación de la envoltura molecular, posiblemente por un mecanismo diferente a la difusión ambipolar.

 

Fuente: https://www.nature.com/articles/s41586-021-04159-x

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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