Astrofísica

¿Las estrellas solo se forman en las galaxias o también fuera de ellas?

Los astrónomos piensan que las estrellas se forman principalmente en las galaxias, pero también se ha observado que las estrellas también pueden formarse fuera de las galaxias.

En la comunidad astronómica, las galaxias se consideran uno de los únicos centros de producción de estrellas. Solo en nuestra galaxia, los astrónomos estiman que existen alrededor de 100 mil millones de estrellas, casi todas ellas formadas en la Vía Láctea. Sin embargo, una pequeña fracción de las estrellas puede haber entrado en la Vía Láctea al consumir galaxias más pequeñas, y este es probablemente el caso en la mayoría de las galaxias del Universo.

La pregunta es, ¿las estrellas se forman fuera de las galaxias? si es así, donde están? Si no, ¿qué condiciones lo impiden?

La Red Cósmica

Para saber si se han formado estrellas fuera de las galaxias, necesitamos vislumbrar las estructuras a gran escala del Universo. Esto muestra cómo se verían los cúmulos de galaxias y los grupos de cúmulos de galaxias en grandes distancias. Esto podría dar una idea de los lugares fuera de las galaxias donde podrían existir estrellas.

Red cósmica

Cuando se ve desde diferentes distancias, las simulaciones nos dicen que el gas de la Tierra forma estructuras similares a filamentos, como una tela de araña. Esta estructuración se llama ‘la Red Cósmica’ y nos dice que el gas en el Universo no es uniforme en todas partes. Hay lugares donde hay una concentración muy alta de gas, generalmente dentro y alrededor de las galaxias. Sin embargo, hay otras regiones del Universo que tienen solo pequeñas cantidades de gas, llamadas vacío.

Este tipo de falta de uniformidad de la distribución del gas es necesaria. Es por esto que vemos que ocurre la formación de estrellas, así como también observamos galaxias y cúmulos de galaxias alrededor del universo.

Supercúmulos de galaxias y vacíos galácticos

Este artículo trata de averiguar si las estrellas se forman fuera de las galaxias, y la simulación de la Red Cósmica podría darnos una idea de dónde buscarlas. La formación de estrellas requiere una alta concentración de gas que colapsa debido a la gravedad. Un vacío, que contiene solo una pequeña cantidad de gas, es muy probable que no contenga estrellas.

medio intergaláctico

¿Cuál es el próximo lugar para buscarlos? Primero, revisemos el espacio entre las galaxias cercanas. La región entre las galaxias cercanas a veces contiene materia, generalmente en forma de gas. Este espacio se define como el medio intergaláctico (IGM).

El gas tiene varias fuentes en el medio intergaláctico. Una fuente es material ‘soplado’ por los vientos de una galaxia cercana. Estos vientos pueden surgir por una variedad de razones. Una es la formación de estrellas dentro de esas galaxias. Durante la formación estelar, cuando el gas y otros materiales caen dentro de la estrella bebé, el exceso de material a su alrededor es expulsado a altas velocidades.

Otra fuente son los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias. El material acumulado en el agujero negro se calentará, parte del cual será expulsado al espacio exterior en forma de chorros.

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Sin embargo, varias cosas impiden la formación de estrellas dentro del medio intergaláctico. Una de las razones es que el gas en el medio interestelar es muy caliente, tan caliente que emiten radiación de rayos X (que es como los astrónomos descubrieron el IGM en primer lugar). Dado que la formación de estrellas requiere gas frío, el IGM no proporciona una condición ideal para la producción de estrellas.

Otra razón por la que es difícil que se formen estrellas en el medio interestelar es que no hay suficiente densidad de gas para formar estrellas. La densidad media de la materia en el medio interestelar es de aproximadamente un átomo por metro cúbico, lo que ciertamente no es suficiente para formar nuevas estrellas. Además, el material presente en el IGM se acumula constantemente en las galaxias. Con un entorno tan dinámico, donde los gases normalmente se mueven en una dirección particular, será casi imposible que se forme una estrella.

Entonces, aparentemente, parece imposible producir estrellas fuera de las galaxias… ¿verdad?

El Universo es muy grande, con varios lugares donde suceden cosas extrañas e inesperadas. Y sí, las estrellas se forman en algunos lugares del Universo que técnicamente están fuera de las galaxias. Los siguientes artículos explorarán estas áreas inusuales de nuestro universo.

Galaxias medusas

Una de esas regiones se encuentra en las colas de un tipo de galaxia llamada ‘Estrellas Medusa’. Estas galaxias se encuentran dentro de cúmulos de galaxias y se caracterizan por colas masivas compuestas de gas. Las observaciones nos muestran que una porción significativa de este gas puede consistir en moléculas de hidrógeno, uno de los componentes esenciales de la formación estelar.

Esta impresionante imagen combina datos recopilados por la Cámara Avanzada para Estudios, instalada en el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA y datos del Telescopio Subaru en Hawái.  Muestra solo una parte de la espectacular cola que emerge de una galaxia espiral conocida como D100.  Las colas como esta se crean mediante un proceso llamado extracción bajo presión de ariete.  A pesar de las apariencias, el espacio entre las galaxias de un cúmulo está lejos de estar vacío;  está lleno de gas y plasma sobrecalentado, que arrastra y tira de las galaxias a medida que se mueven a través de ellas, un poco como la resistencia que experimenta una persona al pasar por aguas profundas.  Esto puede ser lo suficientemente fuerte como para destrozar galaxias, lo que a menudo da como resultado objetos con formas y características extrañas, como se ve aquí.  Un excelente ejemplo de este fenómeno es la atractiva cola del gas D100, que se extiende mucho más allá de esta imagen de la izquierda.  La galaxia es miembro del cúmulo gigante Coma.  La presión del plasma del componente caliente del cúmulo (conocido como el medio interno) ha extraído el gas de D100 y lo ha arrancado del cuerpo principal de la galaxia, llevándolo hacia el penacho que se muestra aquí.  Miles de galaxias residen en cúmulos densamente poblados como Coma.  Por lo tanto, son laboratorios perfectos para estudiar el fascinante fenómeno del desprendimiento de la presión del ariete, que, además de producir bellas imágenes como estas, puede tener un profundo efecto en cómo evolucionan las galaxias y crean nuevas generaciones de estrellas.  Enlaces de lanzamiento del sitio Hubble

La formación de las colas de las galaxias medusas ocurre a través de un proceso conocido como erupción ram. Este fenómeno se observa generalmente en los cúmulos de galaxias y se puede explicar de la siguiente manera:

A medida que una galaxia se mueve dentro de un cúmulo, experimenta una especie de ‘presión del viento’ debido al gas caliente dentro del cúmulo (similar al medio interestelar discutido anteriormente). Esto es similar al ‘viento’ que tendríamos si andáramos en motocicleta.

A veces, la presión del viento se vuelve tan poderosa que supera las fuerzas gravitatorias dentro de la galaxia. Entonces, los gases dentro de la galaxia serían destruidos a altas velocidades en forma de cola. Es en esta cola donde se produce la formación estelar.

La formación de estrellas en las colas gaseosas de las galaxias medusas depende de varios factores, incluido el enfriamiento y calentamiento del gas, la compresión del gas, etc. Sin embargo, los estudios actuales también muestran que la tasa de formación de estrellas y la eficiencia son más bajas en estas franjas de gas que en la galaxia. desct.

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Un ejemplo de galaxias medusas con colas de explosión de presión ram con formación estelar activa es la galaxia D100, que se encuentra en el cúmulo de galaxias Coma. La investigación realizada en 2019 utilizó observaciones del telescopio espacial Hubble para estudiar las tasas de formación de estrellas y restringir las edades y masas de los cúmulos de estrellas en esa nube.

El cúmulo de Virgo contiene galaxias medusas, así como colas de formación estelar. Dado que el cúmulo de Virgo tiene una masa menor que el cúmulo de Coma, no se esperaba que contuviera galaxias medusas. Sin embargo, las galaxias que han sido sometidas a presión ram no significan necesariamente que se deba formar una estrella en sus colas.

Anillos de gas

Otras regiones fuera de las galaxias donde se produce la formación de estrellas son los anillos de gas, en particular el anillo de Leo y el anillo alrededor de NGC 5291. El anillo de Leo se encuentra dentro del grupo de galaxias Leo I y consiste en una estructura asimétrica similar a un anillo que consiste en más hidrógeno atómico. . . En su centro hay dos galaxias: NGC 3384 y M105.

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El origen del anillo no se conoce claramente. Actualmente, se cree que la estructura está hecha de gas primordial o puede ser el resultado de la formación de eyecciones de gas debido a las interacciones galaxia-galaxia. Por supuesto, no se debe a la presión del ariete, ya que daría lugar a colas de un solo lado y no a una estructura de anillo.

El anillo de Leo no ha mostrado tasas sustanciales de formación estelar. Aunque la formación de estrellas ocurre en el anillo de Leo, es menos común que en otras estructuras de anillos similares, como la que rodea a NGC 5291.

Las espectaculares consecuencias de una colisión cósmica de hace 360 ​​millones de años se revelan en detalle en esta imagen del Very Large Telescope de ESO en el Observatorio Paranal

NGC 5291 está formada por muchas galaxias que interactúan, y el anillo alrededor de NGC 5291 muestra una formación estelar activa. El anillo contiene gas y estrellas, y se cree que se origina en el cúmulo NGC 5291. Las interacciones entre las galaxias en NGC 5291 también conducen a la producción de estrellas entre las propias galaxias.

Conclusión

Por lo tanto, la formación de estrellas fuera de las galaxias no es un fenómeno común. Aunque teóricamente posible, las condiciones de la vida real no parecen favorecerlo. La formación de estrellas interestelares solo se produce en circunstancias excepcionales, en las colas de las galaxias medusa o en lugares como el anillo de Leo o NGC 5291.

Descubrir más sobre la naturaleza de la formación de estrellas revela mucho sobre cómo las galaxias pueden cambiar con el tiempo. Nos dice mucho sobre la evolución de las estructuras en el Universo y da pistas sobre cómo podría cambiar la formación de estrellas en el futuro. Estudiar la formación de estrellas fuera de las galaxias en particular ayuda a descubrir otras formas en las que los diferentes objetos (especialmente las galaxias) continúan desarrollándose en el Universo.

Cristy

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