La interacción entre el jet de una estrella joven y su entorno, reconstruida con detalle con el telescopio Alma

El rastreo de un antiguo estallido en el brillo de una estrella joven, plasmando su huella en el chorro de gas molecular eyectado, ha permitido a los investigadores seguir los cambios registrados en la dinámica de estos jets en escalas de tiempo humanas, de apenas unas décadas, según consignó el Instituto de Astrofísica de Andalucía del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IAA-CSIC). Este avance, presentado por el IAA-CSIC este martes y publicado en la revista Nature Astronomy, representa la primera validación experimental precisa de un modelo teórico propuesto hace treinta años sobre la dinámica de los chorros estelares. El estudio aporta imágenes inéditas captadas mediante el telescopio Alma, que revelan la estructura interna y la interacción del jet producido por una estrella joven con su entorno, y proporciona claves esenciales sobre la formación de sistemas planetarios similares al del Sol.

Tal como detalló el medio IAA-CSIC, las observaciones se han hecho sobre el sistema binario SVS 13, situado a unos 1.000 años luz de la Tierra en la región de formación estelar NGC 1333. SVS 13 se caracteriza por una joven estrella activa y un prominente jet de gas molecular, lo que lo convierte en un entorno óptimo para estudiar las conexiones entre discos de acreción, estallidos de energía y expulsión de material. Gracias a las capacidades del radiotelescopio interferométrico Alma, el equipo obtuvo imágenes de alta sensibilidad y resolución que muestran cortes transversales o secciones del jet en forma de anillo, lo que permitió reconstruir, con precisión no alcanzada anteriormente, tanto la dinámica interna como la interacción del chorro con el medio interestelar circundante.

De acuerdo con lo publicado por IAA-CSIC, las estrellas semejantes al Sol surgen dentro de vastas nubes de gas y polvo. En ese contexto, cada estrella se forma acompañada de un disco de material que la nutre y que, posteriormente, servirá de base para la generación de planetas. El proceso de consolidación estelar, lejos de ser estable, se encuentra lleno de episodios energéticos que modifican el disco, incrementan temperatura y eyectan potentes chorros de material interestelar, denominados jets. Estos jets viajan a velocidades hipersónicas y desempeñan un papel determinante tanto en la evolución de la estrella como en la configuración final de los sistemas planetarios a su alrededor.

La investigación, liderada por Guillermo Blázquez Calero, ha presentado imágenes que constituyen una suerte de tomografía cósmica. Estas secuencias muestran el comportamiento de la sección transversal del jet a distintas velocidades y permiten confirmar la variación temporal en la velocidad del material expulsado. El análisis integrado de estos datos observacionales, junto con modelos físicos, ha puesto de manifiesto la existencia de una sincronización entre los cambios de velocidad en el jet y los episodios de estallidos que caracterizan la fase de formación estelar. "Es la primera vez que se alcanza este nivel de precisión, gracias a la exquisita sensibilidad lograda en nuestro estudio, que fue diseñado específicamente para este propósito", indicó Blázquez Calero para IAA-CSIC.

Con los resultados logrados, los expertos han podido validar por primera vez un modelo teórico planteado hace tres décadas acerca de la dinámica de los jets. El hallazgo permite, además, comprender cómo el material expulsado desde los alrededores de una estrella joven está vinculado a los estallidos observados en estos sistemas, así como su impacto en el medio interestelar a grandes distancias. Según el IAA-CSIC, los jets no solo regulan la cantidad de masa que se incorpora a la estrella en formación, sino que también tienen efectos a mayor escala, alterando las condiciones físicas donde surgen otras estrellas y sistemas planetarios y llegando incluso a influir en la composición y evolución de regiones distantes.

El estudio remarcó que la formación de estrellas y planetas transcurre a lo largo de millones de años, aunque es posible identificar transformaciones considerables en períodos de solo décadas al analizar el gas molecular eyectado. Estas variaciones dejan una huella mensurable de los eventos más energéticos de acreción y eyección de materia, explicó el equipo liderado por Blázquez Calero en declaraciones recogidas por el IAA-CSIC.

Si bien los jets asociados a estrellas jóvenes han recibido una atención significativa, numerosos aspectos de su dinámica y de su influencia sobre la génesis estelar y planetaria permanecían sin esclarecerse. Ante tal escenario, el grupo de Formación y Evolución Estelar y Planetaria del IAA-CSIC diseñó una campaña de observación orientada específicamente a examinar el sistema SVS 13, empleando métodos y dispositivos capaces de captar detalles extremadamente sutiles. En total, participaron 16 instituciones de ocho países, coordinándose para cubrir desde la recogida de datos con el radiotelescopio Alma, hasta su análisis, modelado y posterior interpretación.

El desarrollo del estudio ha generado dos tesis doctorales y forma parte de un esfuerzo más amplio, iniciado por el IAA-CSIC hace cerca de treinta años, centrado en la región NGC 1333. De acuerdo con fuentes del IAA-CSIC, la culminación del trabajo fue posible gracias a la colaboración de dos figuras claves: Alejandro Raga, investigador de la Universidad Nacional Autónoma de México, y Robert Estalella, catedrático emérito de la Universidad de Barcelona, ambos fallecidos durante la elaboración de la publicación. Sus aportaciones en simulaciones astrofísicas, modelado e interpretación de datos resultaron esenciales para los resultados finalmente alcanzados.

Las observaciones logradas con Alma han permitido, según reportó el IAA-CSIC, visualizar cómo la velocidad del jet cambia de manera sincronizada con los estallidos luminosos de la estrella joven, estableciendo así una relación directa entre estos eventos. Además, el equipo ha detectado el rastro de un estallido antiguo, reflejado tanto en la variación de brillo como en las propiedades del chorro de gas emitido, proporcionando una evidencia observacional directa de la conexión entre procesos internos estelares y las estructuras externas generadas en el espacio circundante.

Especialistas mencionados en la publicación han resaltado que este tipo de investigaciones sobre jets en objetos cercanos, como SVS 13, resulta crucial debido a la proximidad que permite examinar detalles imposibles de detectar en sistemas más lejanos. Guillem Anglada, científico principal del proyecto en Alma, mencionó al IAA-CSIC que "nuestro grupo estudia el fenómeno de los jets en las estrellas jóvenes porque se encuentran a una distancia relativamente cercana a nosotros y eso nos permite investigarlas con gran detalle". Además, señaló que comprender los jets en estrellas jóvenes puede ayudar a establecer analogías con jets observados en otras etapas de la evolución estelar e incluso en fenómenos extremos asociados a agujeros negros supermasivos en galaxias activas, siempre ajustando cada caso a sus respectivas escalas de energía.

Según concluye el IAA-CSIC, esta investigación abre nuevas perspectivas para el estudio de los mecanismos de formación y evolución de los jets en procesos estelares y planetarios, integrando, por primera vez, observaciones directas y detalladas que permiten rastrear la conexión entre eventos internos de acreción y eyección de materia, y sus efectos sobre el entorno inmediato y distante. La coordinación internacional y la combinación de observaciones de alta sensibilidad con modelos avanzados marcan un avance significativo para la astrofísica contemporánea, en referencia al informe del propio instituto.