Astrónomos crean el primer mapa 3D de las fases térmicas en el medio interestelar local
El espacio entre las estrellas no está vacío. Es un medio dinámico y multifásico donde el gas circula entre nubes cálidas difusas y frías guarderías densas, y donde las semillas de las futuras estrellas son moldeadas por fuerzas que los astrónomos apenas comienzan a mapear en tres dimensiones.
Un equipo liderado por Jonathan Shelest y Shmuel Bialy ha producido la primera reconstrucción tridimensional de las fases térmicas en el medio interestelar local (MIL), cubriendo una región de 1 kiloparsec (3.260 años luz) de diámetro centrada en el Sol. La herramienta, llamada P3D, muestrea el MIL en una rejilla de 2 pársecs y combina mapas 3D de alta resolución de extinción de polvo, radiación ultravioleta lejana interestelar y un modelo termoquímico del MIL neutro.
El estudio, enviado a Nature Astronomy, revela una imagen mucho más compleja que la simple dicotomía frío-caliente que durante mucho tiempo ha servido como modelo estándar.
Una arquitectura multifásica
La reconstrucción muestra nubes neutras frías rodeadas por envolturas térmicamente inestables, todas incrustadas en un medio neutro cálido generalizado. Dentro de los 150 pársecs (490 años luz) del plano medio galáctico, aproximadamente el 41% de la masa neutra rastreada por polvo es térmicamente inestable, lo que significa que existe a temperaturas y densidades donde puede transitar rápidamente entre fases.
Esta inestabilidad implica que el MIL local está ciclando entre estados cálido y frío en escalas de tiempo de aproximadamente 2,9 millones a 6 millones de años, un abrir y cerrar de ojos en términos galácticos. El ciclo es impulsado por una combinación de enfriamiento, turbulencia y exposición a la radiación ultravioleta de estrellas cercanas.
Desafiando los modelos de formación estelar
Uno de los hallazgos más sorprendentes es que la fase fría tiene una distribución de densidad notablemente estrecha, con números de Mach internos que son como máximo transónicos, lo que significa que los movimientos del gas dentro de las nubes frías no superan la velocidad del sonido, con números de Mach por debajo de 1,5.
Este resultado desafía los modelos de formación estelar que asumen un campo de densidad de gas frío monofásico fuertemente supersónico, donde la turbulencia supersónica domina la estructura de las nubes moleculares. Si el MIL frío en el vecindario solar es solo moderadamente turbulento, los modelos de cómo el gas colapsa en estrellas pueden necesitar ser revisados.
Mapeando lo invisible
El medio interestelar ha sido estudiado estadísticamente a través de observaciones de radio de 21 centímetros durante décadas, proporcionando una imagen de las fases del gas neutro promediadas sobre grandes volúmenes. Lo que P3D añade es estructura espacial: la arquitectura tridimensional real de nubes, envolturas y el medio cálido entre ellas.
La reconstrucción revela características asimétricas de baja brillantez superficial alrededor de la región mapeada que se correlacionan espacialmente con perturbaciones en el entorno galáctico más amplio, sugiriendo que incluso el MIL local, la burbuja de espacio que rodea inmediatamente nuestro sistema solar, está moldeado por eventos que ocurren mucho más allá.
La herramienta P3D y los datos están disponibles para la comunidad astronómica en general, abriendo la puerta a reconstrucciones comparables de otras regiones cercanas de la galaxia. Como señalan Shelest y Bialy, comprender dónde y cómo el gas circula entre fases es esencial para entender dónde y cómo nacen las estrellas.
Traducido por Alessandra