Santiago (Chile).- Astrónomos lograron reconstruir con un nivel de detalle sin precedentes la arquitectura tridimensional de un sistema formado por dos estrellas masivas que todavía están creciendo, un resultado que plantea una vía alternativa para explicar cómo pueden originarse algunos sistemas binarios masivos cercanos.

El seguimiento durante casi ocho años de las dos protoestrellas de «IRAS 07299−1651», realizado con el «Atacama Large Millimeter/submillimeter Array» (ALMA), reveló que los astros siguen órbitas muy alargadas y están rodeados por discos de gas fuertemente inclinados. La configuración observada resulta difícil de conciliar con la idea de que ambas estrellas nacieron juntas de un único disco de material en rotación.

La evidencia apunta, en cambio, a que las dos estrellas comenzaron a formarse de manera independiente y posteriormente tuvieron un acercamiento gravitacional. En soluciones orbitales representativas analizadas por el equipo, su máxima aproximación ocurrió apenas unos «60 años antes de las observaciones».

Ocho años de observaciones reconstruyen el movimiento estelar

El equipo internacional, encabezado por Yichen Zhang, de la Universidad Jiao Tong de Shanghái, estudió IRAS 07299−1651, un sistema que contiene dos protoestrellas masivas. Estos objetos se encuentran todavía en una etapa temprana de su evolución y continúan creciendo mediante la incorporación de gas y polvo de su entorno.

Los investigadores ya habían observado el sistema en 2019. Los datos de ALMA obtenidos entonces proporcionaron las primeras restricciones dinámicas directas sobre la pareja y parecían compatibles, en términos generales, con el escenario convencional: dos estrellas que se forman conjuntamente después de la fragmentación de un gran disco.

Sin embargo, aquellas observaciones mostraban una anomalía. Los discos que rodeaban a cada una de las estrellas parecían estar desalineados.

Para investigar esa configuración, el equipo siguió durante casi ocho años los desplazamientos extremadamente pequeños de las dos estrellas sobre el cielo. La precisión de ALMA permitió determinar cómo cambiaban sus posiciones y, con ello, reconstruir su movimiento.

«Por primera vez, pudimos observar cómo dos estrellas masivas se movían una alrededor de la otra mientras aún estaban naciendo», afirmó Zhang, autor de correspondencia del estudio.

ALMA, Webb, VLA y VLT completan la imagen en tres dimensiones

El seguimiento con ALMA se combinó con datos del «Very Large Array (VLA)» de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos y observaciones infrarrojas realizadas con el «Telescopio Espacial James Webb (JWST)» y el «Very Large Telescope (VLT)» de ESO.

Las imágenes infrarrojas permitieron seguir los chorros de material expulsados por las estrellas jóvenes. Al integrar las distintas observaciones, los astrónomos pudieron determinar cómo se mueven las estrellas una respecto de la otra, la orientación de sus respectivos discos y la dirección de sus chorros en el espacio.

El resultado fue una reconstrucción tridimensional de la arquitectura del sistema protobinario masivo.

«Cada telescopio reveló una parte distinta del rompecabezas», explicó Rubén Fedriani, coautor del estudio. «La combinación de observaciones en radio e infrarrojo ofrece el mayor nivel de detalle hasta ahora sobre la formación de este sistema protobinario masivo».

Esta combinación resultó especialmente importante porque el movimiento orbital, los discos y los chorros proporcionan información complementaria sobre la historia y orientación de las dos protoestrellas.

Una órbita extrema desafía el escenario de formación compartida

La reconstrucción mostró un sistema considerablemente menos ordenado de lo que cabría esperar si las estrellas hubieran nacido juntas dentro de un mismo disco.

Las dos protoestrellas siguen una «trayectoria muy excéntrica», es decir, mucho más alargada que una órbita aproximadamente circular. Las soluciones orbitales preferidas incluso se aproximan a una trayectoria parabólica.

A esa característica se suma la orientación de los discos. En lugar de encontrarse alineados, presentan fuertes inclinaciones tanto entre sí como respecto de la órbita de las estrellas.

«Fue como resolver un rompecabezas tridimensional», indicó Yao Wang, autor principal del estudio. «Cada nueva observación agregaba una pieza hasta que, finalmente, la órbita, los discos y los chorros encajaron en una imagen única y coherente».

La desalineación es una pieza fundamental para interpretar el origen del sistema. Si las estrellas se hubieran formado mediante la fragmentación de un único gran disco giratorio, los investigadores esperarían encontrar rotaciones más similares y orientaciones mejor alineadas.

La arquitectura observada en IRAS 07299−1651 no muestra ese patrón.

Las dos estrellas pudieron nacer por separado

Los resultados favorecen una historia diferente. Las dos estrellas probablemente comenzaron a formarse de manera independiente, cada una dentro de su propia región de gas, antes de encontrarse durante un acercamiento fortuito mientras todavía permanecían dentro de la nube en la que nacieron.

Ese encuentro gravitacional habría llevado a las protoestrellas hasta la configuración que se observa actualmente.

Las soluciones orbitales representativas sitúan el momento de máxima aproximación unos 60 años antes de las observaciones. Se trata de un intervalo extremadamente breve en comparación con las escalas temporales habituales de los procesos astronómicos.

Otro elemento destacado es que los discos compactos que actualmente rodean a las estrellas parecen haber sobrevivido al encuentro. A pesar de la interacción, mantienen estructuras rotacionales bien definidas.

«Este estudio demuestra que las primeras etapas de la vida de las estrellas pueden ser bastante caóticas, con un encuentro fortuito que da lugar a esta danza gravitacional y al acoplamiento estelar», afirmó Jonathan C. Tan, coautor del estudio.

El futuro de las protoestrellas todavía es incierto

La reconstrucción tridimensional no resuelve todavía una cuestión fundamental: si las dos estrellas permanecerán unidas gravitacionalmente de forma definitiva.

Su movimiento se encuentra cerca de la frontera entre dos posibilidades. En una, ambas permanecerían en una órbita ligada; en la otra, seguirían una trayectoria que terminaría provocando su separación.

El gas que todavía rodea al sistema podría ser decisivo. Las interacciones de las estrellas con ese material pueden modificar su evolución y favorecer uno u otro desenlace.

Por ello, nuevas observaciones serán necesarias para precisar la órbita y determinar qué ocurrirá con la pareja.

Los sistemas binarios masivos podrían tener más de un origen

El caso de IRAS 07299−1651 tiene implicaciones más amplias porque la mayoría de las estrellas masivas no se encuentran aisladas. Se estima que «al menos el 90 % de ellas existen en sistemas binarios o múltiples».

Estos sistemas pueden ejercer posteriormente una fuerte influencia sobre su entorno, entre otros procesos mediante explosiones de supernova y la producción de elementos pesados.

Sin embargo, buena parte de los sistemas binarios masivos conocidos se estudian cuando su etapa de formación ya terminó. Eso ha limitado las oportunidades de observar directamente cómo dos estrellas masivas llegan a constituir una pareja.

IRAS 07299−1651 permite examinar ese proceso mientras todavía está ocurriendo y plantea que el nacimiento compartido dentro de un mismo disco podría no ser la única ruta.

El siguiente paso será aplicar técnicas similares de seguimiento prolongado a otros sistemas binarios masivos jóvenes. Esas observaciones permitirán investigar con qué frecuencia los encuentros gravitacionales entre estrellas que inicialmente se formaron por separado contribuyen a crear los sistemas binarios masivos presentes en la galaxia.

Este artículo fue elaborado con la ayuda de herramientas de inteligencia artificial y revisado por un editor de Hispanos Press

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