Estudio de la Joven Estrella IRS7B en el Cúmulo de Corona Australis
La investigación revela cómo IRS7B afecta el gas y el polvo alrededor en la formación de estrellas.
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Tabla de contenidos
El estudio de las estrellas en sus primeras etapas de formación da una idea de los procesos complejos que ocurren en el espacio. En particular, el cúmulo estelar Corona Australis ofrece una oportunidad emocionante para entender cómo las estrellas jóvenes influyen en su entorno.
Esta investigación se centra en IRS7B, una estrella joven en el corazón del cúmulo de Corona Australis. Explora cómo IRS7B afecta el material circundante y los cambios químicos que ocurren como resultado.
Observaciones
Los científicos usaron telescopios avanzados para observar las emisiones moleculares en la región. Se enfocaron en moléculas específicas como el Metanol, HCO y SiO. Estas observaciones se realizaron en el rango de milímetros, permitiendo una imagen detallada de los patrones de gas y polvo alrededor de IRS7B.
Las observaciones revelaron una estructura en forma de arco compuesta de metanol ubicada a unos 1800 unidades astronómicas (ua) de IRS7B. Esta estructura corre perpendicular al disco principal de la estrella y está posicionada en el borde de características de polvo alargadas, formando una forma de cono.
Se examinó el área dentro de este cono observando las moléculas de HCO, mientras que el borde del arco mostró emisiones brillantes de SiO, indicando actividad de choque. Estos hallazgos sugieren que IRS7B produce un chorro que crea choques en el material circundante, abriendo cavidades llenas de polvo.
Cambios Químicos en la Formación Estelar
Cuando las estrellas se forman, interactúan con su entorno a través de procesos como vientos y chorros. Estas interacciones pueden llevar a cambios en la composición química del material circundante. La retroalimentación de las estrellas recién formadas puede ayudar a enriquecer el medio interestelar, que es el espacio entre las estrellas, con nuevas moléculas.
Los chorros y flujos de estrellas como IRS7B crean un entorno dinámico. Esta actividad puede ayudar en la formación de moléculas orgánicas complejas, esenciales para el desarrollo de la vida.
Usando instrumentos como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los investigadores pueden estudiar estos procesos con mayor detalle. Aunque se han realizado observaciones pasadas de chorros, hasta ahora no se había logrado captar imágenes de cavidades polvorientas simétricas.
El Programa Grande ALMA FAUST
El Programa Grande ALMA llamado FAUST fue diseñado para investigar la química de las estrellas jóvenes y su entorno. Al analizar regiones de formación estelar como Corona Australis, los científicos esperaban entender mejor la diversidad en las composiciones químicas encontradas alrededor de diferentes protoestrellas.
Este programa permitió imágenes de alta resolución, revelando detalles significativos sobre las distribuciones de gas y polvo alrededor de las estrellas. La región de Corona Australis, en particular, ha sido observada múltiples veces, proporcionando una gran cantidad de información sobre varias protoestrellas.
IRS7B: Una Estrella Transicional
IRS7B se identifica como una protoestrella transicional de Clase 0/Class I. Esta clasificación indica su etapa en el proceso de formación. Recientemente, se ha descubierto que IRS7B consiste en un sistema binario compuesto por IRS7B-a y IRS7B-b, ambos con discos alineados en una dirección específica.
Dentro del cúmulo, también se han identificado otras protoestrellas como CXO 34 y IRS7A. Colectivamente, este grupo de estrellas permite a los científicos estudiar las diversas etapas de la formación estelar y las interacciones entre estas estrellas y su entorno.
Técnicas de Observación
Para analizar estas estrellas, los investigadores usaron varias técnicas de observación durante un período. Las observaciones se centraron en el cúmulo de Corona Australis, enfocándose en varias bandas de frecuencia para capturar un rango de datos.
Las observaciones se calibraron cuidadosamente para asegurar la precisión. Los investigadores usaron algoritmos avanzados y técnicas de imagen para recopilar los datos y crearon mapas detallados que ilustran la distribución de las emisiones.
Resultados de las Observaciones
Análisis de Emisión de Continuo
Los resultados de la emisión de continuo mostraron cuatro fuentes compactas en el cúmulo. Las más notables fueron IRS7B, CXO 34, IRS7A y SMM1-C. Además, se identificó una nueva fuente etiquetada como FAUST-5.
La emisión de polvo reveló estructuras alargadas en la dirección suroeste desde IRS7B, apoyando la idea de un flujo desde la estrella joven. Los investigadores calcularon la densidad promedio y la masa de las paredes de las cavidades y encontraron una presencia significativa de polvo dentro del área, sugiriendo la transformación de materiales que ocurre en estas cavidades.
Emisiones Moleculares
Además de las emisiones de continuo, se mapearon diversas emisiones moleculares de metanol y HCO. Estas emisiones indicaron una estructura de arco confinada dentro de las características alargadas.
El análisis de las emisiones moleculares proporcionó información sobre la dinámica del gas que rodea a IRS7B. Diferentes moléculas emitidas desde la región mostraron patrones únicos, con algunas alineándose con la dirección general del flujo de la estrella.
Indicadores de Choque
La presencia de SiO en las emisiones es especialmente importante ya que actúa como un marcador de la actividad de choque. Estas ondas de choque se crean cuando el material colisiona o se mueve rápidamente, a menudo vistas en áreas de formación estelar.
La correlación entre las emisiones de SiO detectadas y la estructura de arco sugiere que la región está influenciada por procesos de choque del flujo de IRS7B, destacando la interacción entre la estrella y su entorno.
El Entorno Físico
Para entender mejor las condiciones físicas en el arco molecular, se recopilaron diferentes puntos de datos a través de la estructura observada. Se analizaron las emisiones para determinar la temperatura y la densidad del gas en cada sección.
Los datos resultantes mostraron que el entorno alrededor de IRS7B es dinámico y cambiante. El análisis de las emisiones de metanol a lo largo de la estructura de arco indicó una temperatura y densidad consistentes en las regiones observadas, sugiriendo que el área es químicamente rica y está vinculada a procesos de formación estelar en curso.
Implicaciones para el Enriquecimiento Químico
Los hallazgos apoyan la teoría de que estrellas como IRS7B juegan un papel esencial en enriquecer el medio interestelar con nuevos compuestos químicos. La interacción de los chorros y los materiales circundantes conduce a la creación de nuevas moléculas, influyendo en la química que eventualmente podría llevar al desarrollo de la vida.
Las estructuras observadas proporcionan pistas sobre cómo se transporta y transforma el material en las regiones de formación estelar. Al rastrear las reacciones y las interacciones, los científicos pueden desarrollar una imagen más clara de cómo las estrellas contribuyen a la evolución química del universo.
Observaciones Futuras
Para obtener más información, se necesitan observaciones adicionales. Los estudios futuros deberían centrarse en captar más detalles sobre los chorros y su influencia en los materiales circundantes. Esto ayudará a confirmar el papel que el sistema IRS7B juega en la conformación del paisaje químico en el cúmulo de Corona Australis.
Las observaciones de longitudes de onda más largas podrían proporcionar aún más información sobre los tamaños de los granos de polvo y las condiciones en las que se forman. A medida que estos estudios progresten, contribuirán a construir una comprensión completa de la formación estelar y los cambios químicos subsiguientes que se desarrollan en el espacio.
Conclusión
La investigación realizada en el cúmulo de Corona Australis ha revelado nuevos hallazgos sobre las interacciones entre las estrellas jóvenes y sus entornos. Con IRS7B en el centro, el estudio ilustró cómo esta estrella influye en el gas y el polvo circundantes, llevando a cambios químicos críticos para futuros sistemas estelares.
Las observaciones proporcionaron una mirada detallada al entorno dinámico que rodea a IRS7B, revelando estructuras indicativas de flujos y actividad de chorros. A medida que los investigadores continúan estudiando estas interacciones, nuestra comprensión de la formación estelar y la composición química del universo se profundizará, arrojando luz sobre los orígenes de la vida en el espacio.
Este estudio es un paso esencial en el examen de la formación estelar y la química asociada. Los resultados aportan datos valiosos que pueden informar futuras investigaciones y observaciones en astrofísica, particularmente en relación con la evolución de las estrellas y su impacto en el medio interestelar.
Título: FAUST XIII. Dusty cavity and molecular shock driven by IRS7B in the Corona Australis cluster
Resumen: The origin of the chemical diversity observed around low-mass protostars probably resides in the earliest history of these systems. We aim to investigate the impact of protostellar feedback on the chemistry and grain growth in the circumstellar medium of multiple stellar systems. In the context of the ALMA Large Program FAUST, we present high-resolution (50 au) observations of CH$_3$OH, H$_2$CO, and SiO and continuum emission at 1.3 mm and 3 mm towards the Corona Australis star cluster. Methanol emission reveals an arc-like structure at $\sim$1800 au from the protostellar system IRS7B along the direction perpendicular to the major axis of the disc. The arc is located at the edge of two elongated continuum structures that define a cone emerging from IRS7B. The region inside the cone is probed by H$_2$CO, while the eastern wall of the arc shows bright emission in SiO, a typical shock tracer. Taking into account the association with a previously detected radio jet imaged with JVLA at 6 cm, the molecular arc reveals for the first time a bow shock driven by IRS7B and a two-sided dust cavity opened by the mass-loss process. For each cavity wall, we derive an average H$_2$ column density of $\sim$7$\times$10$^{21}$ cm$^{-2}$, a mass of $\sim$9$\times$10$^{-3}$ M$_\odot$, and a lower limit on the dust spectral index of $1.4$. These observations provide the first evidence of a shock and a conical dust cavity opened by the jet driven by IRS7B, with important implications for the chemical enrichment and grain growth in the envelope of Solar System analogues.
Autores: G. Sabatini, L. Podio, C. Codella, Y. Watanabe, M. De Simone, E. Bianchi, C. Ceccarelli, C. J. Chandler, N. Sakai, B. Svoboda, L. Testi, Y. Aikawa, N. Balucani, M. Bouvier, P. Caselli, E. Caux, L. Chahine, S. Charnley, N. Cuello, F. Dulieu, L. Evans, D. Fedele, S. Feng, F. Fontani, T. Hama, T. Hanawa, E. Herbst, T. Hirota, A. Isella, I. Jímenez-Serra, D. Johnstone, B. Lefloch, R. Le Gal, L. Loinard, H. Baobab Liu, A. López-Sepulcre, L. T. Maud, M. J. Maureira, F. Menard, A. Miotello, G. Moellenbrock, H. Nomura, Y. Oba, S. Ohashi, Y. Okoda, Y. Oya, J. Pineda, A. Rimola, T. Sakai, D. Segura-Cox, Y. Shirley, C. Vastel, S. Viti, N. Watanabe, Y. Zhang, Z. E. Zhang, S. Yamamoto
Última actualización: 2024-04-02 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2403.18108
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2403.18108
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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