La región central brillante de M8, está iluminada por el cúmulo estelar NGC 653 y el sistema estelar múltiple Herschel 36. Se observa una región de formación estelar activa con un alto flujo de radiación UV. M8 tiene una formación estelar avanzada.
El artículo de Mark R. Krumholz y Christopher F. McKee, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en mayo de 2020, explora los complejos mecanismos que determinan cómo se forman los cúmulos estelares ligados, aquellos que permanecen unidos por la gravedad después de su formación como por ejemplo NGC 6530. Los autores proponen una serie de modelos teóricos para explicar las condiciones bajo las cuales las nubes de gas colapsan para formar cúmulos estelares estables, considerando factores clave como la turbulencia, la rotación y la presión del gas.
Factores que Afectan la Formación de Cúmulos Estelares
1. Turbulencia:
La turbulencia dentro de la nube de gas crea regiones densas, que pueden iniciar un colapso gravitacional. Imagina agitar una botella que contiene agua y aceite. Las turbulencias formarían gotas densas, que, en un entorno espacial, podrían empezar a colapsar bajo su propia gravedad, formando estrellas.
2. Rotación:
Si una nube de gas rota demasiado rápido, la fuerza centrífuga resultante puede contrarrestar la gravedad, impidiendo el colapso necesario para la formación de estrellas. Es similar a cómo una bailarina que gira rápido extiende sus brazos para estabilizarse y no caer.
3. Presión del Gas:
La presión térmica interna dentro de la nube puede también contrarrestar el colapso gravitacional. Si la presión es baja o si el gas se enfría eficazmente, el colapso gravitacional puede prevalecer, permitiendo la formación estelar.
Modelos de Formación Estelar Propuestos
Los autores presentan varios escenarios de cómo las nubes de gas pueden evolucionar para formar cúmulos estelares ligados:
1. Nube Estática (ST):
En este modelo, la nube no aumenta su masa con el tiempo y mantiene una densidad y tiempo de colapso constantes. Las estrellas se forman a un ritmo constante, sin cambios significativos en la nube. Aunque es un modelo simple, es improbable en escenarios de formación de cúmulos estelares masivos porque no explica la observación de cúmulos formados en regiones de baja densidad. Un ejemplo podría ser nubes masivas y densas en el Centro Galáctico.
2. Cinta Transportadora (CB):
Este modelo sugiere que la nube de gas acrecienta masa gradualmente mientras se forman las estrellas, con filamentos de gas que alimentan continuamente la región central. Este modelo refleja la formación estelar observada en regiones activas, donde la acumulación continua de gas permite una prolongada actividad de formación estelar.
3. Cinta Transportadora con Dispersión Rápida (CBD):
Similar al modelo CB, pero con una dispersión rápida de la nube de gas una vez que la acreción de material cesa. Este escenario podría explicar cúmulos donde la dispersión del gas parece haber ocurrido más rápidamente que la acreción, acelerando la formación estelar antes de que el gas restante se disperse.
4. Colapso Global (GC):
En este escenario, la nube comienza con una baja densidad y luego colapsa globalmente, aumentando la densidad y acelerando la formación estelar. Es un modelo que puede explicar la formación de cúmulos donde se observa un incremento notable en la tasa de formación estelar.
5. Colapso Global con Dispersión (GCD):
Este modelo es una combinación del colapso global con una rápida dispersión del gas restante al final, similar al modelo CBD pero en un escenario de colapso. Aquí, la aceleración de la formación estelar es intensa, seguida de una dispersión rápida del gas, que concluye el proceso de formación estelar.
6. Aumento de la Eficiencia de Formación de Estrellas (IE):
En este modelo, la eficiencia de la formación estelar aumenta con el tiempo, incluso si la densidad de la nube permanece constante. Esto sugiere que los procesos internos de la nube se vuelven más efectivos en la formación de estrellas a medida que avanza el tiempo.
Analogías para Entender los Modelos
- Nube Estática (ST): Imagina un globo lleno de agua que no cambia su volumen. Las estrellas se forman de manera constante, pero sin una masa adicional que incremente su tamaño, este modelo no logra formar cúmulos estelares masivos.
- Cinta Transportadora (CB): Piensa en una línea de ensamblaje en una fábrica, donde las partes de un automóvil (o estrellas) se ensamblan gradualmente mientras avanzan. La masa se acumula con el tiempo, permitiendo la formación continua de estrellas.
- Cinta Transportadora con Dispersión Rápida (CBD): Siguiendo con el ejemplo de la línea de ensamblaje, imagina que al final, los restos son rápidamente limpiados para hacer espacio para el próximo ensamblaje. Aquí, la nube de gas se dispersa rápidamente después de que se ha formado el cúmulo.
- Colapso Global (GC): Visualiza una bola de nieve que rueda cuesta abajo, acumulando más nieve y ganando densidad y velocidad a medida que desciende. Este es el colapso global que acelera la formación estelar.
- Colapso Global con Dispersión (GCD): Al final del descenso de la bola de nieve, ésta choca y se dispersa rápidamente. Este escenario combina un rápido colapso con una dispersión rápida.
- Aumento de la Eficiencia de Formación de Estrellas (IE): Imagina que al aprender a andar en bicicleta, cada vez pedaleas más eficientemente, lo que te permite ir más rápido sin aumentar la energía utilizada. Aquí, la nube se vuelve más eficiente en la formación de estrellas con el tiempo.
Conclusión
Cada uno de estos modelos ofrece una perspectiva diferente sobre los procesos que conducen a la formación de cúmulos estelares ligados. Los autores sugieren que la realidad podría estar representada por una combinación de estos escenarios, dependiendo de las condiciones iniciales y dinámicas del gas dentro de cada nube en particular. El estudio de Krumholz y McKee proporciona un marco teórico robusto que contribuye significativamente a nuestra comprensión de la formación estelar en el universo.
Referencia: Krumholz, M. R., & McKee, C. F. (2020). ¿Cómo se forman los cúmulos estelares ligados? Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 494(1), 624–641. https://doi.org/10.1093/mnras/staa659
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