Un grupo de astrónomos, entre ellos Belén López Martí, miembro Consolider-GTC del grupo “Estrellas de baja masa- LAEX-CAB/INTA-CSIC”, ha descubierto recientemente una numerosa población de estrellas y enanas marrones en las nubes de Lupus (el Lobo), una conocida región de formación estelar situada a unos 200 parsec (unos 650 años luz) de distancia. Esta nueva población se encuentra más dispersa y parece haber evolucionado de manera más rápida que los miembros de la región conocidos con anterioridad, probablemente a causa de encontrarse en áreas más desprotegidas frente a la acción de estrellas masivas cercanas.

Para identificarla, los investigadores han aplicado un nuevo método de análisis, basado en propiedades que distinguen las estrellas jóvenes de baja masa de otras estrellas más viejas de similar color y temperatura, sin los sesgos de las búsquedas tradicionales, las cuales suelen apoyarse en indicadores que decaen rápidamente con el tiempo, como la presencia de discos de polvo en torno a los objetos. Los resultados del trabajo se han publicado en la revista especializada Astronomy & Astrophysics en un artículo titulado “A new population of cool stars and brown dwarfs in the Lupus clouds” y firmado por F. Comerón, L. Spezzi, y B. López Martí, (A&A 500, pp. 1045-1063).

Los métodos de análisis tradicionales

Habitualmente, la identificación de estrellas y objetos subestelares (enanas marrones y objetos de masa planetaria) jóvenes, se basa en la búsqueda de indicadores de procesos que tienen lugar a edades muy tempranas: el acrecimiento (proceso por el que el objeto toma materia del disco y/o la envoltura que lo rodea); la pérdida de masa (el objeto pierde parte de su masa, generalmente en forma de chorro colimado); la presencia de un disco o de una envoltura; y la actividad magnética.

Ahora bien, los objetos que no estén acretando en el momento de las observaciones, o que estén rodeados sólo de discos muy tenues, pueden pasar inadvertidos en estos estudios. De manera que, mientras que se puede elaborar un censo bastante completo de los miembros con discos de una nube o cúmulo estelar dado, es mucho más complicado identificar objetos sin discos de acrecimiento.

Muchas estrellas jóvenes sin disco presentan una fuerte actividad magnética y pueden ser detectadas en rayos X. Pero el nivel de actividad es variable, la estrella puede estar en quiescencia (mínimo de actividad) en el momento de la observación o, en especial, en el caso de los objetos menos masivos, su nivel de actividad puede estar por debajo del límite de detección con los medios técnicos actuales. De manera que los censos de poblaciones sin discos de regiones de formación estelar son más incompletos que los de miembros con discos.

Sin embargo, es importante identificar la población sin disco de una región por diversos motivos.

En primer lugar, para tener un censo completo de miembros y poder construir lo que se denomina "función de masa inicial" (IMF en sus siglas inglesas), que es la distribución de masas estelares y subestelares en la región. La forma de la IMF es una predicción importante de las teorías de formación estelar y subestelar, de manera que conocerla nos puede ayudar a entender cómo se forman las estrellas y las enanas marrones.

Actualmente no está claro si esta IMF es universal, es decir, si tiene la misma forma independientemente de la región estudiada o si depende de las condiciones ambientales de cada región (por ejemplo, la presencia o no de estrellas masivas).

En segundo lugar, la llamada "fracción de discos" (la proporción de objetos con discos respecto a la población total) es importante para entender cómo evolucionan las estrellas a estas edades tan tempranas, cuál es la escala de tiempo en que estos objetos pierden completamente sus discos, y si esta evolución depende de la masa del objeto o, de nuevo, de las características de la región. Si la población sin discos no está bien caracterizada, la fracción de discos que se medirá será más alta de lo que debería.

Un nuevo parámetro para identificar estos objetos

El artículo, firmado por F. Comerón, L. Spezzi, y B. López Martí, presenta un estudio en los rangos visible e infrarrojo cercano de tres nubes oscuras pertenecientes al complejo de formación estelar de Lupus, una de las regiones de formación de estrellas de baja masa más próximas y mejor conocidas.

El trabajo desarrolla un nuevo método de análisis que permite identificar miembros de regiones de formación de estrellas de baja masa próximas, con independencia de que tengan o no discos de acrecimiento. El método se basa en el ajuste de la llamada "distribución espectral de energía" (SED en sus siglas en inglés) para cada objeto, una curva que representa el valor del flujo total de luz del objeto para cada longitud de onda. Comparando esta curva con los modelos teóricos es posible deducir la temperatura del objeto y, a partir de ella, su masa y edad.

Esto no es nuevo. La novedad radica en la introducción de un parámetro unidimensional, S, que contiene la información sobre el radio y la distancia del objeto. En el artículo se muestra que, para un rango de temperatura dado, los miembros de la región tienen valores de S prácticamente inalcanzables por objetos de similar temperatura que no pertenezcan a la región. A partir del ajuste de las SEDs, es posible determinar también el valor del parámetro S para cada objeto y, así, identificar a los miembros de la región.

De este modo, ha sido posible identificar una población importante de miembros de las nubes Lupus 1 y Lupus 3. En la tercera nube, Lupus 4, esta población es muy pequeña o inexistente. Dado que no habían sido detectados hasta ahora, estos nuevos miembros no deben tener discos de acrecimiento. En efecto, las observaciones en el infrarrojo medio del satélite Spitzer, sensibles a la emisión térmica de estos discos, así lo confirman.

Además, estos objetos presentan una distribución espacial distinta respecto a los miembros conocidos previamente: aunque claramente agrupados (lo que indica que muy probablemente no son objetos de campo, es decir, no relacionados con la región), la mayoría de ellos se encuentran fuera de las regiones más densas de la nube, donde se ubican casi todos los miembros con discos. Esto sugiere que los discos de estos nuevos miembros se evaporaron de manera más rápida que los de los miembros previamente conocidos, en poco más de un millón de años.

Respecto al mecanismo de formación de esta nueva población, los autores del artículo sugieren que el paso de uno o más frentes de una onda de choque producida por una supernova cercana pudo inducir la formación de estrellas en pequeñas nubecillas existentes en la región, pero fuera de la nube principal.

Instrumentos utilizados

Las observaciones en el visible en que se basa el estudio fueron tomadas como complemento al programa "cores to disks" (c2d) del satélite Spitzer, y cubren los mismos campos que este último en las nubes de Lupus. Dichas observaciones se realizaron con la cámara mosaico Wide Field Imager (WFI), instalada en el telescopio Max Planck-ESO de 2.2 m del Observatorio de La Silla (Chile). El estudio emplea también fotometría infrarroja del catálogo 2MASS.

Más información:

- Artículo “A new population of cool stars and brown dwarfs in the Lupus clouds”, por F. Comerón, L. Spezzi, y B. López Martí, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics 500, pp. 1045-1063.

- Programa del legado de Spitzer: c2d “From cores to disks”

- Equipo "Estrellas de baja Masa"

- Nota publicada en la plataforma de noticias científicas SINC

Créditos de la imagen:

Imagen de Lupus III, una de las nubes oscuras donde se ha identificado la nueva población. La posición de las nuevas estrellas y enanas marrones está indicada con círculos rojos, mientras que los cuadrados verdesindican la localización de miembros de la región conocidos con anterioridad, y seleccionados según los mismos criterios. Créditos: F. Comerón/ESO

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