Nuestra galaxia se enhebra con estructuras filamentosas a todas las escalas

El observatorio espacial Herschel de la ESA (Agencia Espacial Europea) ha revelado que nuestra galaxia se enhebra con estructuras filamentosas en cada escala de longitud. Tres nuevas imágenes muestran gigantes filamentos de gas y polvo, que revelan cómo está distribuida la materia a lo largo de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Hebras largas y ligeras, describe la nota de prensa de la ESA, emergen de una mezcla de material de complejas formas, a medida que el gas y el polvo se vuelven más densos y se enfrían. Dos de estas hebras incluso muestran una cabeza, una acumulación más brillante de material en su extremo.

Estos filamentos están entre los más llamativos jamás observados en nuestra galaxia. Su masa es miles de veces -o incluso decenas de miles de veces- mayor que la de nuestro Sol. Miden más de 100 años luz de largo, y tienen como mucho 10 años luz de ancho. E incluso a estas vastas escalas reproducen la distribución de materia, en forma de filamentos, que Herschel ha observado en detalle en las regiones más cercanas de formación estelar, en la Vía Láctea.

Si bien el polvo es solo un ingrediente menor en esta mezcla cósmica, es muy brillante en el infrarrojo lejano y en las longitudes de onda submilimétricas en que observa Herschel. Esto ha permitido a los astrónomos observar por primera vez las partes más frías y densas de esta maraña de material, que se aprecian en rojo y azul en estas imágenes en falso color.

Los filamentos están salpicados de grumos más brillantes: se trata de incubadoras cósmicas, donde cobran forma las semillas de nuevas estrellas. El resplandor azul y violeta en los filamentos muestra acumulaciones de material más caliente, incendiado por la radiación emitida por las estrellas recién nacidas.

Antes de Herschel se conocían solo dos filamentos gigantes como estos, pero ahora se han descubierto varios más abriéndose camino a través de los brazos espirales de la Vía Láctea. Los astrónomos creen que son las primeras estructuras que se forman cuando el material interestelar se reúne, un primer paso que llevará en un futuro a la formación de nuevas estrellas.

Las estrellas

Las estrellas nacen en los zonas más densas del medio interestelar, una mezcla difusa de gas y polvo que invade las galaxias, incluyendo nuestra Vía Láctea. Una de las preguntas más intrigantes para los astrofísicos es cómo este material, que por lo general se caracteriza por una escasa densidad, puede juntarse entre sí, creando concentraciones más densas que luego evolucionan en núcleos compactos y, por último, dan a luz a las estrellas.

En la búsqueda de respuestas, los astrónomos observan nubes moleculares gigantes, las incubadoras cósmicas donde el gas y el polvo se transforman en estrellas. Si bien estos estudios se realizan usando una variedad de técnicas, un enfoque fundamental es la observación de la luz infrarroja, ya que el material interestelar brilla en estas longitudes de onda largas.

En este contexto, el observatorio espacial Herschel ha sido un verdadero cambio. Sondeando la porción del espectro electromagnético que va desde el infrarrojo lejano hasta longitudes de onda submilimétricas, ha recopilado datos sin precedentes durante sus tres años y medio de observación. Uno de los aspectos clave que surgieron de estas observaciones es la presencia de una red de filamentos en casi todas las partes del medio interestelar de nuestra Galaxia. La imagen que emerge es que estas estructuras están estrechamente vinculadas a la formación de estrellas.

Antes de Herschel, los astrónomos ya habían identificado varios filamentos en las nubes interestelares y reconocido su potencial importancia para la formación de estrellas. Sin embargo, sólo con el aumento de la sensibilidad y resolución espacial otorgado por este observatorio, combinado con sus sondeos a gran escala, han podido revelar el alcance total de los patrones filamentosos en la Vía Láctea.

Las observaciones revelaron que los filamentos, que pueden extenderse a varios años luz de longitud, parecen tener un ancho universal de alrededor de un tercio de un año luz. Esto sugiere que algo fundamental está detrás, señalan los investigadores.

El escenario que ha surgido de los nuevos datos de Herschel sugiere que la formación estelar se desarrolla en dos etapas: primero, movimientos turbulentos del gas interestelar y polvo crean una intrincada red de estructuras filamentosas; a continuación, la gravedad se hace cargo, haciendo que sólo los filamentos más densos se contraigan y fragmenten, lo que finalmente lleva a la formación de estrellas.

De hecho, el ancho universal de filamentos parece corresponder a la escala a la que el material interestelar pasa del estado supersónico al estado subsónico.

Además, el material a lo largo de los filamentos no es en absoluto estática: astrónomos han detectado lo que parecen ser flujos de acreción, con los filamentos más prominentes acumulando materia de su entorno a través de una red de filamentos más pequeños.

Este patrón es muy similar, explica la ESA en otra nota de prensa, al predicho a partir de simulaciones numéricas que modelan el proceso de formación de estrellas en las nubes moleculares. De acuerdo con estas simulaciones, el material interestelar fluye hacia filamentos densos a lo largo de las rutas que son paralelas a la dirección del campo magnético local, como se observó, por lo que los nuevos datos indican la importancia de los campos magnéticos interestelares en la formación de estas estructuras.

Sin embargo, la formación de estrellas no parece tener lugar en filamentos. Si bien estas estructuras parecen ser los sitios preferidos para el nacimiento estelar, los datos de Herschel confirmaron que una pequeña fracción de estrellas de menos masa también puede formarse lejos de filamentos densos. Además, los filamentos no se reducen a nuestra vencindad, sino que son omnipresentes en la Vía Láctea.