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Estudiando filamentos en el Hub California-X

Los científicos investigan las condiciones de formación de estrellas en dos filamentos clave.

― 7 minilectura


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Tabla de contenidos

En el espacio, hay áreas grandes llamadas nubes moleculares. Estas nubes son donde empiezan a formarse las estrellas. Dentro de estas nubes, hay estructuras conocidas como Filamentos. Los filamentos son formaciones largas y delgadas llenas de gas y polvo. Pueden estirarse durante muchos años luz y son clave en el proceso de formación estelar.

Un lugar significativo para estudiar estos filamentos es el hub California-X, que es una región prominente para la formación de estrellas. El hub California-X tiene una estructura en forma de X y es un excelente lugar para que los científicos miren de cerca cómo comienzan las estrellas su ciclo de vida.

¿Qué son los Filamentos?

Los filamentos se forman en las nubes moleculares cuando el gas y el polvo se agrupan debido a la Gravedad. El núcleo del filamento, donde el material está densamente empaquetado, puede eventualmente llevar a la creación de estrellas. Cada filamento puede contener varios grumos conocidos como Núcleos. A medida que pasa el tiempo, estos núcleos pueden acumular material y volverse aún más densos, formando eventualmente estrellas.

El hub California-X tiene dos filamentos notables, Fil1 y Fil2. Cada uno de estos filamentos tiene núcleos que están espaciados a intervalos regulares. Entender las propiedades de estos filamentos ayuda a los científicos a aprender sobre las condiciones necesarias para la formación de estrellas.

Observando el Hub California-X

Para estudiar el hub California-X, los astrónomos usan telescopios especializados. Estos telescopios pueden medir diferentes tipos de luz, incluyendo luz submilimétrica, que es crucial para observar el polvo frío en las nubes moleculares. En este caso, se utilizó el Telescopio James Clerk Maxwell (JCMT).

Las observaciones incluyeron tomar fotos de los filamentos a una longitud de onda de 850 micrómetros. Esto es esencial para identificar la estructura y propiedades de los filamentos y sus núcleos.

Observaciones Clave

Las observaciones revelaron que:

  • Fil1 y Fil2 contienen cadenas de núcleos espaciados regularmente.
  • Fil1 parece ser más masivo en comparación con Fil2.
  • La distancia promedio entre núcleos es menor de lo que los modelos clásicos habrían predicho.

La distancia esperada entre núcleos, según los modelos tradicionales, está relacionada con el ancho del filamento. Sin embargo, las distancias observadas son menores de lo esperado.

Campos Magnéticos

Además de observar los filamentos, los científicos también miran los campos magnéticos a su alrededor. Los campos magnéticos juegan un papel significativo en cómo el gas y el polvo se mueven y se acumulan. La orientación de estos campos magnéticos puede afectar cómo evolucionan los filamentos y si se fragmentan en núcleos.

En el hub California-X, se encontró que los campos magnéticos están orientados principalmente perpendiculares a la longitud de los filamentos. Esto significa que las fuerzas magnéticas actúan en un ángulo recto en relación con la forma en que se estira el filamento. Esto podría influir en cómo fluye el material hacia el filamento y potencialmente en cómo se forman los núcleos.

La Importancia de los Núcleos

Los núcleos son vitales en el proceso de formación de estrellas. Son las regiones en un filamento donde el material es lo suficientemente denso como para comenzar a colapsar bajo su propio peso. Cuanto más cerca estén los núcleos entre sí, más probable es que interactúen y lleven a la formación de estrellas.

Fil1 tiene un espaciado promedio de 0.13 pársecs entre sus núcleos, mientras que Fil2 tiene un espaciado promedio de 0.16 pársecs. Estas distancias son menores de lo que las teorías clásicas sugieren, indicando que otros factores pueden estar en juego.

Papel de la Gravedad y la Turbulencia

Dos fuerzas importantes que afectan la formación de estrellas en los filamentos son la gravedad y la turbulencia. La gravedad atrae la materia, mientras que la turbulencia puede interrumpir este proceso, creando condiciones que afectan cómo se forman y cambian estructuras como los filamentos con el tiempo.

En el caso del hub California-X, parece que la gravedad juega un papel dominante, mientras que la turbulencia también puede tener un impacto. La interacción entre estas fuerzas ayuda a dar forma a los filamentos y a la formación de sus núcleos.

Balance Energético en los Filamentos

En la formación de estrellas, la energía juega un papel crucial. Hay diferentes tipos de energía involucrados: energía gravitacional, energía cinética y energía magnética. Entender cómo se equilibran estas energías proporciona información sobre cómo evolucionan los filamentos.

En Fil1 y Fil2, se encontró que la energía magnética es la más prominente. Esto significa que los campos magnéticos presentes en estas regiones tienen una influencia significativa sobre cómo podrían evolucionar los filamentos y fragmentarse en núcleos.

Fragmentación de Filamentos

La fragmentación se refiere a romper una estructura más grande en piezas más pequeñas. En el contexto de los filamentos, la fragmentación puede llevar a la formación de múltiples núcleos y eventualmente estrellas.

En el hub California-X, ambos filamentos muestran signos de fragmentación. El espaciado de los núcleos sugiere que los filamentos están formando activamente nuevas estrellas. Mientras que Fil1 parece tener una estructura más propicia para la fragmentación, Fil2 también muestra signos de formación de núcleos.

Técnicas Observacionales

Para hacer estas observaciones, los astrónomos utilizan varias técnicas. La polarimetría, que estudia la polarización de la luz, es un método común. Al medir la polarización de la luz, los científicos pueden inferir la orientación de los campos magnéticos.

Las observaciones realizadas a diferentes longitudes de onda proporcionan una vista completa de la estructura y dinámica de las nubes moleculares. Al combinar datos de diferentes fuentes, los astrónomos obtienen una imagen más clara de los procesos que ocurren dentro de estas nubes.

Conclusiones sobre el Hub California-X

El hub California-X actúa como un laboratorio natural para estudiar la formación de estrellas. A través de observaciones detalladas, los investigadores pueden aprender sobre las condiciones que llevan a la creación de estrellas, incluyendo cómo se desarrollan los filamentos, cómo se forman los núcleos y el papel de los campos magnéticos.

Los hallazgos relacionados con Fil1 y Fil2 indican que tanto la gravedad como los campos magnéticos son esenciales en la forma en que se estructuran estos elementos. Las complejas interacciones entre estos componentes destacan lo dinámico e intrincado que pueden ser los procesos de formación estelar.

Los dos filamentos ofrecen información valiosa sobre la naturaleza de los filamentos en nubes moleculares y contribuyen a nuestra comprensión general de cómo emergen las estrellas y potencialmente los sistemas planetarios en el universo.

Al continuar estudiando estas regiones, los científicos esperan descubrir más secretos sobre el ciclo de vida de las estrellas y los mecanismos que impulsan su formación. El hub California-X, con sus estructuras y condiciones únicas, seguirá siendo un punto focal para la investigación futura en astrofísica.

Fuente original

Título: Magnetic Fields and Fragmentation of Filaments in the Hub of California-X

Resumen: We present 850 $\mu$m polarization and $\rm C^{18}O (3-2)$ molecular line observations toward the X-shaped nebula in the California molecular cloud using the JCMT SCUBA-2/POL-2 and HARP instruments. The 850 $\mu$m emission shows that the observed region includes two elongated filamentary structures (Fil1 and Fil2) having chains of regularly spaced cores. We measured the mass per unit length of the filament and found that Fil1 and Fil2 are thermally super- and subcritical, respectively, but both are subcritical if nonthermal turbulence is considered. The mean projected spacings ($\Delta\bar S$) of cores in Fil1 and Fil2 are 0.13 and 0.16 pc, respectively. $\Delta\bar S$ are smaller than $4\times$filament width expected in the classical cylinder fragmentation model. The large-scale magnetic field orientations shown by Planck are perpendicular to the long axes of Fil1 and Fil2, while those in the filaments obtained from the high-resolution polarization data of JCMT are disturbed, but those in Fil1 tend to have longitudinal orientations. Using the modified Davis-Chandrasekhar-Fermi (DCF) method, we estimated the magnetic field strengths ($B_{\rm pos}$) of filaments which are 110$\pm$80 and 90$\pm$60 $\mu$G. We calculated the gravitational, kinematic, and magnetic energies of the filaments, and found that the fraction of magnetic energy is larger than 60 % in both filaments. We propose that a dominant magnetic energy may lead the filament to be fragmented into aligned cores as suggested by Tang et al., and a shorter core spacing can be due to a projection effect via the inclined geometry of filaments or due to a non-negligible, longitudinal magnetic fields in case of Fil1.

Autores: Eun Jung Chung, Chang Won Lee, Woojin Kwon, Mario Tafalla, Shinyoung Kim, Archana Soam, Jungyeon Cho

Última actualización: 2023-05-17 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2305.09949

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.09949

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

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