Logran la primera medición directa de la órbita de un sistema formado por dos estrellas masivas en formación

GRANADA 7 Sep. (EUROPA PRESS) -

El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha participado en un estudio internacional que ha conseguido medir por primera vez de forma directa el movimiento orbital de IRAS 07299-1651, un sistema protobinario masivo. Los resultados apuntan a que las dos estrellas se formaron por separado y que, posteriormente, un encuentro gravitatorio cercano hizo que quedaran unidas en un sistema binario

Las estrellas más masivas de nuestra galaxia suelen encontrarse en sistemas binarios, formados por dos estrellas que orbitan alrededor de un centro de masa común. Sin embargo, la comunidad astronómica todavía no sabe con certeza cómo se forman estos sistemas ni si las dos estrellas que los componen nacen juntas o se unen en algún momento posterior. Para responder a estas preguntas es fundamental observar estos sistemas en sus primeras etapas de formación, cuando todavía se encuentran inmersos en las densas nubes de gas y polvo de las que nacen.

Este lunes, la revista Nature Astronomy publica un estudio en el que un equipo internacional, con una destacada participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha medido por primera vez de forma directa el movimiento orbital de IRAS 07299-1651, un sistema protobinario masivo. Este sistema está constituido por dos estrellas todavía en formación, con una masa total de al menos 18 veces la del Sol, y rodeadas por una densa envoltura de gas y polvo.

Para determinar su movimiento, el equipo ha analizado casi ocho años de observaciones de alta resolución obtenidas con el observatorio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), y complementadas con datos del radiotelescopio VLA (Karl G. Jansky Very Large Array), el telescopio espacial James Webb (JWST) y el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO). Estas observaciones han permitido reconstruir en tres dimensiones tanto la órbita del sistema binario como la orientación de sus dos discos circunestelares.

"Nuestros hallazgos sugieren que las dos estrellas no han nacido juntas, sino que empezaron a formarse de manera independiente antes de experimentar un encuentro gravitatorio cercano", explica Rubén Fedriani, investigador del IAA-CSIC contratado en el marco del programa Severo Ochoa y que forma parte del estudio. "Esto pone de manifiesto el comportamiento dinámico y cambiante de las estrellas mientras se forman y crecen, algo que nunca antes se había observado directamente".

LA FORMACIÓN DE SISTEMAS BINARIOS MASIVOS

Las estrellas binarias masivas desempeñan un papel fundamental en la evolución de las galaxias, ya que pueden dar lugar a algunos de los fenómenos más energéticos del Universo, como las explosiones de supernova, las binarias de rayos X o la fusión de agujeros negros. Comprender cómo se forman estas parejas estelares resulta, por tanto, esencial para entender también el origen de estos fenómenos.

Hasta ahora, los estudios de sistemas binarios masivos tan jóvenes solo habían obtenido información parcial sobre sus órbitas, lo que dificultaba distinguir entre los distintos escenarios propuestos para explicar su formación. Este nuevo trabajo proporciona, por primera vez, una reconstrucción directa y tridimensional de la órbita de un sistema protobinario masivo embebido, ofreciendo una perspectiva inédita sobre su evolución.

"Nuestras observaciones nos permiten, en la práctica, contemplar cómo dos estrellas masivas jóvenes orbitan una alrededor de la otra, algo que nunca antes se había medido directamente mientras un sistema de este tipo todavía se está formando dentro de su nube natal", señala Rubén Fedriani (IAA-CSIC).

Para reconstruir la órbita y la arquitectura del sistema, el equipo ha combinado los casi ocho años de observaciones de alta resolución obtenidas con ALMA con datos de otras instalaciones astronómicas. Esta combinación ha permitido reconstruir en tres dimensiones no solo la órbita de las dos estrellas, sino también la orientación de sus dos discos de acreción, estructuras de gas y polvo que rodean a cada estrella y de las que estas pueden seguir incorporando material durante su formación.

Desde el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) se ha liderado la adquisición, reducción y análisis de los datos en el infrarrojo, obtenidos con el instrumento NIRCam del telescopio espacial James Webb (JWST) y con el instrumento KMOS del Very Large Telescope (VLT) del ESO.

"La observación en múltiples longitudes de onda y a diferentes escalas físicas es fundamental para revelar los secretos de la formación estelar. Las observaciones, desde el rango de radio con ALMA y VLA hasta el infrarrojo cercano con JWST y VLT, se complementan perfectamente, ya que nos permiten conocer diferentes partes de una misma historia", explica Rubén Fedriani.

UN ESCENARIO INESPERADO

En principio, los modelos de formación estelar predicen que sistemas binarios con una separación tan pequeña como la observada deberían formarse mediante la fragmentación de un disco circunestelar masivo. Este proceso tiende a producir órbitas con una excentricidad relativamente baja, es decir, próximas a una trayectoria circular, y discos de acreción aproximadamente alineados entre sí y con el plano orbital. Sin embargo, las observaciones cuentan una historia diferente: el sistema sigue una órbita muy alargada, con una alta excentricidad, y sus dos discos están fuertemente desalineados tanto entre sí como respecto al plano orbital.

La combinación de estas características apunta a un escenario alternativo en el que las dos estrellas podrían haberse formado de manera independiente y haberse "emparejado" posteriormente tras un encuentro cercano que las unió gravitacionalmente. Este mecanismo ofrece una posible vía de formación de sistemas binarios masivos que, hasta ahora, no había sido confirmada mediante una observación directa de la dinámica orbital de un sistema todavía en formación.

"Este trabajo ofrece una oportunidad excepcional para observar un sistema binario masivo en una de las etapas más tempranas de su ensamblaje, proporcionando una nueva perspectiva sobre cómo nacen algunas de las estrellas más influyentes del Universo", concluye Fedriani (IAA-CSIC).