Así se ve el nacimiento de una estrella

(CNN) — Nuestra vida pasa en un abrir y cerrar de ojos en comparación con el curso de vida de una estrella. Ahora, un equipo de científicos ha desarrollado una simulación realista y espectacularmente colorida de cómo es el comienzo de la vida de una estrella.

Su nombre es STARFORGE, o Star Formation in Gaseous Environments (Formación de estrellas en entornos gaseosos), y modela toda una nube de gas que funciona como nido estelar. Es el lugar donde nacen las estrellas.

A partir de esta nube de gas arremolinada, las estrellas se forman y evolucionan, mostrando la dinámica de este proceso. El modelo también tiene en cuenta otras actividades, como la radiación, el viento y las supernovas, o las explosiones de estrellas cercanas, y cómo afectan a la formación de una estrella.

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Al mismo tiempo que sirve de bella exploración estelar para los espectadores, los científicos quieren utilizar el modelo para comprender mejor las complejidades de la formación estelar. Entre estas cuestiones se encuentran por qué la formación de estrellas puede ser lenta e ineficiente, así como por qué se forman en cúmulos y cómo se determina su masa.

De hecho, STARFORGE ya está ayudando a los científicos a entender cómo los chorros de gas de alta velocidad que se producen junto a la formación de estrellas ayudan a determinar su masa.

Cuando la simulación se ejecutó sin tener en cuenta estos chorros, las estrellas crecieron demasiado, dando lugar a estrellas de una masa 10 veces superior a la del Sol. Al añadir los chorros, se obtuvieron estrellas más realistas con menos de la mitad de la masa del Sol.

Cuando una estrella se forma, lanza chorros de gas a lo largo de sus polos. Esto evita que la estrella crezca demasiado.

«Los chorros interrumpen el flujo de gas hacia la estrella», explica Michael Grudić, codirector de la investigación y becario postdoctoral del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica de la Universidad Northwestern, en un comunicado.

«Esencialmente, expulsan el gas que se habría quedado en la estrella y aumentado su masa. La gente ha sospechado que esto podría ocurrir, pero, al simular el sistema completo, tenemos una comprensión más sólida de cómo funciona».

Conocer la masa de una estrella puede ayudar a los científicos a determinar otros factores, como su brillo y cuándo puede morir.

La investigación que sirvió para crear este modelo se publicó el martes en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Un artículo que describe la función de los chorros durante la formación estelar se publicó en la misma revista en febrero.

«La gente ha estado simulando la formación de estrellas desde hace un par de décadas, pero STARFORGE es un salto cuántico en la tecnología», dijo Grudić. «Otros modelos solo han podido simular una pequeña parte de la nube en la que se forman las estrellas, no toda la nube en alta resolución. Al no ver el panorama completo, nos perdemos muchos factores que podrían influir en la formación de la estrella».

Los misterios de la formación estelar

Las estrellas pueden ofrecer un espectáculo brillante en el cielo nocturno, pero cumplen funciones vitales en todo el universo. En nuestro sistema solar, la vida no sería posible sin el calor y la luz del Sol. Las estrellas son el origen de la formación de planetas, que albergan en sistemas. Y cuando las estrellas mueren, liberan al universo elementos cruciales, como los metales pesados.

Sin embargo, sus inicios siguen siendo un misterio.

«Cómo se forman las estrellas es una cuestión central en la astrofísica», dijo Claude-André Faucher-Giguère, autor principal del estudio y profesor asociado del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Northwestern, en un comunicado.

«Ha sido una cuestión muy desafiante de explorar debido a la gama de procesos físicos involucrados. Esta nueva simulación nos ayudará a abordar directamente cuestiones fundamentales que antes no podíamos responder de forma concluyente».

El nacimiento de una estrella puede tardar decenas de millones de años, por lo que cuando los astrónomos utilizan telescopios para estudiar el cielo nocturno, únicamente captan una brevísima parte de este proceso. Además, las estrellas son difíciles de observar mientras se forman.

«Cuando observamos la formación de estrellas en una región determinada, todo lo que vemos son lugares de formación estelar congelados en el tiempo», dijo Grudić. «Las estrellas también se forman en nubes de polvo, por lo que están en su mayoría ocultas».

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Las simulaciones proporcionan la mejor manera de bajar el telón de lo que realmente ocurre cuando se forman las estrellas.

Para crear STARFORGE, los investigadores combinaron una serie de elementos conocidos, como la dinámica del gas, la gravedad, el calentamiento y el enfriamiento, los campos magnéticos y la actividad estelar.

La ejecución de una de estas simulaciones puede llevar meses, por lo que se utilizó una de las mayores supercomputadoras del mundo, operada por el Texas Advanced Computing Center.

El resultado final es STARFORGE, que comienza con una nube de gas de decenas a millones de veces la masa de nuestro sol mientras flota en una galaxia. Con el tiempo, esta nube de gas evoluciona. Se forman estructuras, luego se deshacen y se rompen. De esta destrucción surgen estrellas individuales. Una vez formadas, liberan chorros de gas que atraviesan las nubes.

Una vez que se ha utilizado todo el gas, la formación de estrellas cesa.

El uso de STARFORGE también podría ayudar a los investigadores a conocer mejor las galaxias que se extienden por el universo.

«Entender la formación de las galaxias depende de las suposiciones sobre la formación de estrellas», dijo Grudić. «Si podemos entender la formación estelar, entonces podemos entender la formación de galaxias. Y si entendemos la formación de las galaxias, podremos comprender mejor de qué está hecho el universo. Entender de dónde venimos y cómo estamos situados en el universo depende, en última instancia, de entender los orígenes de las estrellas».

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Teniendo en cuenta que estamos hechos de materia estelar, como dijo el astrónomo Carl Sagan en una ocasión, aprender más sobre las estrellas revela también más sobre nosotros mismos.

«Conocer la masa de una estrella nos indica su brillo y qué tipo de reacciones nucleares se producen en su interior», explica Faucher-Giguère.

«Con eso, podemos aprender más sobre los elementos que se sintetizan en las estrellas, como el carbono y el oxígeno, elementos de los que también estamos hechos».