Por qué las observaciones en una constelación distante brindan pistas sobre cómo surgió el Sistema Solar

Una región de formación estelar activa en la constelación de Ofiuco está proporcionando a los astrónomos nuevos conocimientos sobre las condiciones en las que nació nuestro propio sistema solar.

En concreto, un nuevo estudio del complejo de formación estelar de Ofiuco muestra cómo nuestro sistema solar pudo enriquecerse con elementos radiactivos de vida corta. Las pruebas de este proceso de enriquecimiento existen desde la década de 1970, cuando los científicos que estudiaban ciertas inclusiones minerales en meteoritos llegaron a la conclusión de que eran restos prístinos del sistema solar naciente y contenían los productos de desintegración de radionúclidos de vida corta.

Estos elementos radiactivos podrían haber sido arrojados al naciente sistema solar por la explosión de una estrella cercana (una supernova) o por los fuertes vientos estelares de un tipo de estrella masiva conocida como estrella Wolf-Rayet. Los autores del nuevo estudio, publicado en la revista ‘Nature Astronomy’, utilizaron observaciones en múltiples longitudes de onda de la región de formación estelar de Ofiuco, incluidos nuevos y espectaculares datos en infrarrojo, para revelar las interacciones entre las nubes de gas de formación estelar y los radionúclidos producidos en un cúmulo cercano de estrellas jóvenes.

Ubicado entre las vastas nubes de regiones de formación de estrellas como esta (ESA/HUBBLE & NASA, J. C. TAN)

Sus hallazgos indican que las supernovas del cúmulo estelar son la fuente más probable de radionúclidos de corta duración en las nubes de formación estelar. “Lo más probable es que nuestro sistema solar se formara en una nube molecular gigante junto a un cúmulo estelar joven, y que una o más supernovas de algunas estrellas masivas de este cúmulo contaminaran el gas que se convirtió en el sol y su sistema planetario”, afirma el coautor Douglas N. C. Lin, profesor emérito de astronomía y astrofísica de la Universidad de California.

“Aunque este escenario ya se ha sugerido en el pasado, el punto fuerte de este trabajo es utilizar observaciones de múltiples longitudes de onda y un sofisticado análisis estadístico para deducir una medida cuantitativa de la probabilidad del modelo”, añade. El primer autor, John Forbes, del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron, señala que los datos de los telescopios de rayos gamma basados en el espacio permiten detectar los rayos gamma emitidos por el radionúclido de vida corta aluminio-26.

“Se trata de observaciones difíciles. Sólo podemos detectarlo de forma convincente en dos regiones de formación estelar, y los mejores datos proceden del complejo Ophiuchus”, añade. El complejo de nubes de Ofiuco contiene muchos núcleos protoestelares densos en diversas etapas de formación estelar y desarrollo de discos protoplanetarios, que representan las primeras etapas de la formación de un sistema planetario. Al combinar datos de imágenes en longitudes de onda que van desde los milímetros hasta los rayos gamma, los investigadores pudieron visualizar un flujo de aluminio-26 desde el cúmulo estelar cercano hacia la región de formación estelar de Ofiuco.

Una región de formación estelar activa en la constelación de Ofiuco está proporcionando a los astrónomos nuevos conocimientos sobre las condiciones en las que nació nuestro propio sistema solar ADAM BLOCK/STEWARD OBSERVATORY

“El proceso de enriquecimiento que estamos viendo en Ofiuco es coherente con lo que ocurrió durante la formación del sistema solar hace 5.000 millones de años – añade Forbes-. Una vez que vimos este bonito ejemplo de cómo podría ocurrir el proceso, nos pusimos a intentar modelar el cúmulo estelar cercano que produjo los radionúclidos que vemos hoy en los rayos gamma”.

Forbes desarrolló un modelo que da cuenta de cada estrella masiva que podría haber existido en esta región, incluyendo su masa, edad y probabilidad de explotar como supernova, e incorpora los rendimientos potenciales de aluminio-26 de los vientos estelares y las supernovas. El modelo le permitió determinar las probabilidades de diferentes escenarios para la producción del aluminio-26 observado.

“Ahora tenemos suficiente información para decir que hay un 59 por ciento de probabilidades de que se deba a supernovas y un 68 por ciento de probabilidades de que proceda de múltiples fuentes y no sólo de una supernova”, explica Forbes. “Este tipo de análisis estadístico asigna probabilidades a escenarios que los astrónomos han estado debatiendo durante los últimos 50 años. Esta es la nueva dirección de la astronomía, cuantificar la probabilidad, señala Lin.

Los datos infrarrojos, que permitieron al equipo asomarse al corazón del complejo de formación estelar a través de nubes polvorientas, fueron obtenidos por el coautor João Alves

Los nuevos descubrimientos también muestran que la cantidad de radionúclidos de vida corta incorporados a los sistemas estelares en formación puede variar mucho. “Muchos sistemas estelares nuevos nacerán con abundancias de aluminio-26 en línea con nuestro sistema solar, pero la variación es enorme: varios órdenes de magnitud -subraya-. Esto es importante para la evolución temprana de los sistemas planetarios, ya que el aluminio-26 es la principal fuente de calentamiento temprana. Más aluminio-26 probablemente significa planetas más secos”.

Los datos infrarrojos, que permitieron al equipo asomarse al corazón del complejo de formación estelar a través de nubes polvorientas, fueron obtenidos por el coautor João Alves, de la Universidad de Viena, como parte del estudio VISION del Observatorio Europeo Austral sobre las guarderías estelares cercanas, utilizando el telescopio VISTA en Chile.

“No hay nada especial en Ofiuco como región de formación estelar -precisa Alves-. Es simplemente una configuración típica de gas y estrellas masivas jóvenes, por lo que nuestros resultados deberían ser representativos del enriquecimiento de elementos radiactivos de vida corta en la formación de estrellas y planetas en toda la Vía Láctea”. El equipo también utilizó datos del Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea (ESA), del satélite Planck de la ESA y del Observatorio de Rayos Gamma Compton de la NASA.