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Desde Chile astrónomos espían sinuosos chorros estelares

Imágenes detalladas de chorros estelares de estrellas jóvenes serpenteando en el espacio, fueron capturadas gracias a la técnica de óptica adaptativa

20 Enero 2022

Una serie de chorros estelares serpenteando a través de un campo de estrellas fue fotografiado desde Chile por el telescopio de Gemini Sur, un programa de NOIRLab de NSF y Observatorio AURA en Chile. Los chorros estelares suavemente curvados son el flujo de salida de estrellas jóvenes, y los astrónomos sospechan que sus apariencias serpenteantes son causadas por la atracción gravitacional de las estrellas compañeras. Estas detalladas observaciones se realizaron utilizando el sistema de óptica adaptativa del telescopio Gemini Sur, que ayuda a los astrónomos a contrarrestar los efectos de la turbulencia atmosférica en las imágenes astronómicas.

Los chorros estelares son un subproducto común de la formación de estrellas y se cree que son causados por la interacción entre los campos magnéticos de las estrellas jóvenes en rotación y los discos de gas que las rodean. Estas interacciones expulsan torrentes de gas ionizado en direcciones opuestas, como los que se muestran en dos imágenes capturadas por astrónomos que utilizaron el telescopio Gemini Sur, ubicado en Cerro Pachón, en el borde de los Andes chilenos. Gemini Sur es la mitad austral del Observatorio internacional Gemini, un programa de NOIRLab de NSF, que comprende telescopios gemelos ópticos/infrarrojos de 8,1 metros en dos de los mejores sitios de observación del planeta. Su contraparte, Gemini Norte, se encuentra cerca de la cumbre de Maunakea en Hawai'i.

El chorro de la primera imagen, identificado como MHO 2147, está a unos 10.000 años luz de la Tierra y se encuentra en el plano galáctico de la Vía Láctea, cerca del límite entre las constelaciones de Sagitario y Ofiuco, y en las imágenes se la distingue serpenteando a través de un fondo estrellado, como haciendo eco de su cercanía con Ofiuco. Como muchas de las 88 constelaciones astronómicas modernas, Ofiuco tiene raíces mitológicas y en la antigua Grecia representaba a una variedad de dioses y héroes luchando con una serpiente. Por su parte, MHO 1502, el jet representado en la segunda imagen, está ubicado en la constelación de la Vela, aproximadamente a 2.000 años luz de distancia.

La mayoría de los jets estelares se proyectan en forma recta, pero algunos pueden tener otras siluetas.

Se cree que la forma de los chorros disparejos está relacionada con ciertas características del objeto o de los objetos que lo crearon, lo cual es difícil de determinar en el caso de los chorros bipolares de MHO 2147 y MHO 1502, porque las estrellas que los crearon están ocultas.

En el caso de MHO 2147, la jóven estrella central que tiene el particular nombre de IRAS 17527-2439, se encuentra incrustada en una oscura nube infrarroja —una región fría y densa de gas que se ve opaca en las longitudes de onda infrarrojas representadas en esta imagen [1]. La forma sinuosa de MHO 2147 se debe a que la dirección del chorro ha cambiado a lo largo del tiempo, trazando una suave curva hacia ambos lados de la estrella central. Estas curvas casi continuas sugieren que el chorro MHO 2147 ha sido moldeado por emisiones continuas desde su fuente central. Los astrónomos descubrieron que el cambio de dirección (precesión) en el chorro posiblemente sea causado por la influencia gravitacional de las estrellas cercanas que actúan sobre la estrella central. Sus observaciones sugieren que IRAS 17527-2439 puede pertenecer a un sistema estelar triple separado por más de 300 mil millones de kilómetros (casi 200 mil millones de millas)

Por su parte, MHO 1502, se encuentra incrustada en un ambiente totalmente distinto en un área de formación estelar conocida como región H II. Este chorro bipolar está compuesto por una cadena de nudos, lo que hace pensar que su fuente puedan ser dos estrellas que han estado emitiendo material intermitentemente.

Estas imágenes fueron capturadas por la Cámara para Óptica Adaptativa de Gemini (GSAOI por sus siglas en inglés), un instrumento instalado en el telescopio de 8,1 metros de Gemini
Sur, que se encuentra en la cima de Cerro Pachón, en Chile, donde el aire seco y la escasa nubosidad conforman uno de los mejores sitios de observación en el planeta. Sin embargo, aún en la cumbre de Cerro Pachón la turbulencia de la atmósfera causa que las estrellas parpadeen y se vean borrosas.

Para reducir este efecto, el instrumento GSAOI trabaja junto con el Sistema Multi-Conjugado de Óptica Adaptativa de Gemini (GeMS por sus siglas en inglés) para cancelar este efecto de desenfoque, utilizando una técnica llamada óptica adaptativa. Esta tecnología es capaz de monitorear el parpadeo de estrellas guía naturales y artificiales en hasta 800 veces por segundo, lo que permite determinar el grado de distorsión de la turbulencia atmosférica sobre las imágenes que se observan desde Gemini Sur [2]. Luego, una computadora utiliza esta información para ajustar minuciosamente y en tiempo real la forma de una serie de espejos deformables ubicados en un banco óptico que está unido al telescopio, para finalmente cancelar la distorsión causada por la turbulencia atmosférica. Lo anterior resulta en observaciones muy nítidas, como estos retratos de chorros estelares.

Notas

[1] Los objetos astronómicos se pueden ver muy distintos en diferentes longitudes de onda. Por ejemplo, el polvo que rodea a las estrellas recién nacidas bloquea la luz visible, pero no las longitudes de onda de la luz en infrarrojo. Algo similar ocurre aquí en la Tierra cuando los doctores pueden ver a través tuyo con una máquina de Rayos X, aún cuando el cuerpo humano no es transparente para la luz visible. Así es como los astrónomos estudian el Universo valiéndose de las ondas de luz de todo el espectro electromagnético para aprender todo lo que sea posible de él.

[2] Los sistemas de óptica adaptativa en los telescopios a menudo utilizan “estrellas guías naturales” que son estrellas brillantes que se encuentran cerca del área de la zona donde se va a realizar una observación astronómica y su brillo hace que sea fácil medir el grado de distorsión que ocurre debido a la turbulencia atmosférica. En el caso de Gemini Sur, también se utilizan estrellas guías artificiales producidas por un brillante haz de rayo láser en la alta atmósfera.

Más Información

Las observaciones en esta imagen fueron publicadas en el artículo científico High-resolution images of two wiggling stellar jets, MHO 1502 and MHO 2147, obtained with GSAOI+GeMS, en la revista Astronomy and Astrophysics.

El equipo estaba compuesto por L.V. Ferrero (Universidad Nacional de Córdoba and Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas [CONICET]), G. Günthardt (Universidad Nacional de Córdoba), L. García (Universidad Nacional de Córdoba), M. Gómez (Universidad Nacional de Córdoba and CONICET), V.M. Kalari (Universidad de Chile and Gemini Observatory/NSF’s NOIRLab), and H.P. Saldaño (Universidad Nacional de Córdoba).

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (operado en cooperación con el National Accelerator Laboratory (SLAC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.