Formación estelar: Tres científicos del Instituto Niels Bohr NBI, Universidad de Copenhague, han llevado a cabo extensas simulaciones por computadora relacionadas con la formación estelar. Llegan a la conclusión de que faltan los modelos idealizados actuales cuando se trata de describir detalles en el proceso de formación estelar."Esperemos que nuestros resultados también puedan ayudar a arrojar más luz sobre la formación de planetas", dice Michael Küffmeier, astrofísico y jefe del equipo de investigación.
Nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, consta de más de 100 mil millones de estrellas. Las nuevas estrellas se forman en las llamadas nubes moleculares, donde la mayor parte del gas está en forma de moléculas y es muy frío. En la Vía LácteaHay muchas variedades diferentes de nubes moleculares, con, por ejemplo, masas que van desde unos pocos cientos hasta varios millones de veces la masa del Sol. Foto: NASA
Para explicar los conceptos básicos de la formación de estrellas, uno puede usar modelos simples, formas geométricas simples que son fáciles de entender y relacionar.
Pero aun así, incluso cuando tales modelos simples pueden explicar los principios básicos en el trabajo, aún pueden faltar en lo que respecta a los detalles cuantitativos, que es exactamente lo que demuestran tres investigadores del Centro para la Formación de Estrellas y Planetas en el NBIun artículo científico recién publicado en El diario astrofísico .
Los científicos realizaron simulaciones por computadora de la formación de cientos de estrellas, de las cuales se eligieron nueve estrellas cuidadosamente seleccionadas, que representan varias regiones en el espacio, para un modelado más detallado, explica el astrofísico Michael Küffmeier, jefe del proyecto, que también esuna parte importante de su tesis doctoral.
Küffmeier planificó y llevó a cabo la investigación en cooperación con el profesor de colegas del NBI Åke Nordlund y el profesor principal Troels Haugbølle, y las simulaciones muestran que la formación de estrellas está muy influenciada por las condiciones ambientales locales en el espacio, dice Küffmeier: "Estas condiciones, por ejemplocontrolan el tamaño de los discos protoplanetarios y la velocidad a la que tienen lugar las formaciones de estrellas, y ningún estudio científico ha demostrado esto antes "
Computadoras trabajando todo el día
Según el modelo clásico, una estrella se forma cuando un núcleo prestellar, una acumulación redondeada que contiene aproximadamente 99 por ciento de gas y 1 por ciento de polvo, se colapsa debido al "sobrepeso". Posteriormente, se forma una estrella en el centro de lacolapso: seguido, como resultado del momento angular, por la formación de un disco de gas y polvo que gira alrededor de la estrella ...
"Este es el disco protoplanetario de la estrella, y se cree que los planetas se forman en tales discos, el planeta Tierra no es la excepción", dice Michael Küffmeier.
Pero, ¿cómo lograron los investigadores del NBI detallar este modelo? La respuesta está estrechamente vinculada a las simulaciones por computadora de última generación: se alimentan algunas de las computadoras más potentes disponibles con una 'carga' de información casi insondable -- y déjelos trabajar todo el día durante meses. Y luego, dice Michael Küffmeier, es posible que tenga la suerte de poder poner a prueba incluso los conceptos establecidos :
"Comenzamos estudiando el paso antes de los núcleos prestellares. Y cuando lo intentas a través de simulaciones por computadora, inevitablemente tendrás que lidiar con las Nubes Moleculares Gigantes, que son regiones en el espacio densas con gas y polvo; regiones, donde tiene lugar la formación de estrellas "
una nube muy voluminosa
Una nube molecular gigante se llama 'gigante' por una razón: simplemente tome la nube molecular gigante que estudiaron los tres investigadores del NBI. Si observa de cerca esta nube, y por razones computacionales decida examinarla 'apretando''en un modelo cúbico, que es lo que hicieron los investigadores: terminas con un cubo que mide 8 millones de veces la distancia entre el Sol y la Tierra en todos los lados. Y si llevas a cabo esa multiplicación, el resultado final será máscifras que la mayoría de los cerebros pueden comprender vagamente, ya que la distancia del Sol a la Tierra es de 150 millones de kilómetros.
Los investigadores del NBI observaron de cerca nueve estrellas diferentes en esta nube molecular gigante - "y en cada caso reunimos nuevos conocimientos sobre la formación de esta estrella en particular", dice Michael Küffmeier :
Formación de estrellas en una nube molecular gigante. Los pequeños puntos blancos representan estrellas en la simulación por computadora.
Formación de estrellas en un cielo molecular gigante. Todos los pequeños puntos blancos representan una estrella en la simulación por computadora.
"Dado que trabajamos en diferentes regiones de una nube molecular gigante, los resultados de las estrellas examinadas revelaron diferencias en, por ejemplo, la formación y el tamaño del disco, lo que puede atribuirse a la influencia ejercida por las condiciones ambientales locales. En este sentido, hemos ido más allála comprensión clásica de la formación estelar "
El equipo del NBI tenía acceso a supercomputadoras, una gran cantidad de computadoras individuales conectadas en redes, algunas en París y otras en Copenhague en el Instituto HC Ørsted de la Universidad de Copenhague. Y las máquinas realmente se pusieron a trabajar, dice el profesor principal Troels Haugbølle, uno de los coautores de Michael Küffmeiers :
"Estos cálculos fueron tan extensos que si imagina que las simulaciones que describen la formación de solo una de las estrellas se llevarían a cabo en una sola computadora portátil, la máquina tendría que funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana para la mejor partede 200 años "
respaldado por observaciones
Basándose en las simulaciones por computadora, los tres científicos del NBI han estudiado en particular la influencia de los campos magnéticos y la turbulencia, factores que se considera que juegan un papel importante en la formación de estrellas. Esto puede, agrega Michael Küffmeier, ser una de las razonespor qué los discos protoplanetarios son relativamente pequeños en algunas regiones de una nube molecular gigante :
"Somos capaces de ver cuán importante es el entorno para el proceso de formación de estrellas. Así, hemos comenzado el camino para hacer modelos realistas y cuantitativos de la formación de estrellas y planetas, y continuaremos profundizando en esto. Unode las cosas que nos gustaría examinar tiene que ver con el destino del polvo en los discos protoplanetarios: queremos saber cómo se separan el polvo y el gas, permitiendo que se formen los planetas finales ".
Los científicos del NBI están contentos de que sus simulaciones por computadora parecen estar respaldadas por observaciones de telescopio, desde el espacio y desde el suelo, entre ellas, observaciones realizadas por el poderoso telescopio ALMA en el norte de Chile, dice Michael Küffmeier: "Estasson observaciones que cualitativamente corroboran nuestras simulaciones "
El hecho de que las observaciones del telescopio "corroboran cualitativamente" las simulaciones por computadora del NBI significa que los dos conjuntos de datos no chocan ni se contradicen de manera significativa, explica Michael Küffmeier: "Nada de lo que se deriva de las observaciones del telescopio contradice nuestra hipótesis principal: esa formación estelar es una consecuencia directa de los procesos que suceden a escalas más grandes "
ALMA Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array en Chile puede contribuir en el futuro a una mayor comprensión de la formación planetaria. Foto: ESA
Los científicos esperan que sus simulaciones informáticas continuas contribuyan a una mejor comprensión de la formación de planetas, al combinar el conocimiento obtenido de las simulaciones del NBI con las observaciones realizadas por ALMA, así como el extremadamente avanzado Telescopio Espacial James Webb programado para su lanzamiento enOctubre 2018.
"El telescopio espacial James Webb podrá proporcionarnos información sobre la atmósfera que rodea a los exoplanetas: planetas fuera de nuestro sistema solar que orbitan una estrella", dice Michael Küffmeier: "Esto también nos ayudará a comprender mejorel origen de los planetas "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias - Universidad de Copenhague . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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