Cómo medir la velocidad a la que nacen las estrellas

Casi toda la luz que vemos del Universo proviene de estrellas que se forman en densas nubes de gas en el medio interestelar. La rapidez con que se forman, es decir, la tasa de formación estelar (SFR, de sus siglas en inglés), depende de las reservas gaseosas de las galaxias y de las condiciones físicas del medio interestelar, que varía según las estrellas evolucionan. Medir la tasa de formación de estrellas es, por lo tanto, clave para comprender la formación y evolución de las galaxias.

Hasta ahora, se habían utilizado observaciones en diversas longitudes de onda para calcularla, cada una con sus ventajas e inconvenientes. Los trazadores de la SFR –sustancias que revelan la existencia de un agente o proceso- más frecuentemente usados en el espectro visible y ultravioleta pueden oscurecerse por el polvo interestelar, lo que ha motivado usar trazadores híbridos que combinan dos o más tipos de observaciones diferentes. Entre ellas, se incluye el rango infrarrojo porque puede ayudar a corregir ese oscurecimiento producido por el polvo. Sin embargo, a veces emplear estos trazadores no es tan sencillo porque otras fuentes  o mecanismos no relacionados con la formación de estrellas masivas pueden verse involucrados y conducir a resultados erróneos.

Ahora, un equipo de investigación internacional, liderado por la astrofísica del IAC Fatemeh Tabatabaei, ha realizado un análisis detallado de la distribución de la energía espectral de una muestra de galaxias, pudiendo medir por primera vez la energía que emiten y que puede usarse como trazador para calcular la tasa de formación estelar. “Hemos utilizado –explica la investigadora- la emisión en radio a frecuencias medias (1-10 GHz) ya que, en estudios previos, se observó una estrecha correlación infrarroja que abarcaba más de cuatro órdenes de magnitud de luminosidad”. Para explicarla, hicieron falta estudios más precisos para comprender los orígenes, la energía y los procesos que produjeron la emisión de radio observada en las galaxias.

Las observaciones de radio se basaron en la muestra de galaxias KINGFISH ("Key Insights on Nearby Galaxies: a Far-Infrared Survey with Herschel"). La figura muestra una compilación de imágenes infrarrojas de estas galaxias creadas a partir de las observaciones de Spitzer (SINGS) y Herschel (KINGFISH). (Crédito: Maud Galametz)

“Decidimos realizar un estudio radioeléctrico de múltiples longitudes de onda de las 52 galaxias de la muestra KINGFISH (Key Insights on Nerby Galaxies: a Far-Infrared Survey with Herschel)”, explica Eva Schinnerer, también autora del estudio e investigadora del Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) en Heidelberg (Alemania). "El radiotelescopio Effelsberg de 100 metros, con su alta sensibilidad, es el instrumento ideal para recibir flujos de radio de objetos débiles como las galaxias. A este proyecto lo denominamos KINGFISHER, que significa galaxias KINGFISH que emiten en radio”, apunta Marita Krause, del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn (Alemania), responsable de las observaciones y otra de las autoras del artículo.

Los resultados del mismo, publicados hoy en The Astrophysical Journal, revela que la emisión de radio entre 1-10 GHz empleada (una región ancha del espectro electromagnético) es un trazador ideal para calcular la tasa de formación estelar por varios motivos. Primero, el polvo interestelar no atenúa o absorbe la radiación en este rango de frecuencias; segundo, las estrellas masivas emiten esta radiación durante varias fases de su formación, desde que son jóvenes, regiones HII (zonas de gas ionizado donde se forman dichas estrellas) y remanentes de supernova (cuando mueren). Por último, no necesita combinarse con ningún trazador adicional, así que las medidas en esta franja son una forma más rigurosa para estimar la tasa de formación de estrellas masivas que los trazadores habitualmente usados.

El estudio también esclarece la naturaleza de los procesos de retroalimentación que ocurren durante la formación de estrellas, de gran interés para el conocimiento de la evolución de las galaxias. “Al diferenciar los orígenes de la emisión de radio continuo –añade Fatemeh Tabatabaei- pudimos inferir que los electrones de rayos cósmicos (CRE, de sus siglas en inglés y uno de los componentes del medio interestelar) son más jóvenes y energéticos en galaxias con mayor tasa de formación estelar. Estos pueden originar unos potentes vientos y tener consecuencias importantes en la regulación de la formación estelar”, concluye la astrofísica. (Fuente: IAC)