El sistema SOFIA a bordo de un Boeing 747SP captó el estallido de una protoestrella

Los datos infrarrojos obtenidos por SOFIA fueron cruciales para estudiar un estallido de una protoestrella masiva en la icónica Nebulosa de la Pata de Gato que ahora brilla a 50.000 veces la luminosidad del Sol.

Aunque el nacimiento de las estrellas está oculto a la vista incluso de los telescopios ópticos más poderosos, la luz infrarroja y milimétrica de longitud de onda más larga puede atravesar las toneladas de gas y polvo que oscurecen. Estas observaciones revelan los entornos donde se están formando las estrellas masivas y permiten a los astrónomos comparar finalmente la física que rige estos procesos menos conocidos con aquellos que están bien establecidos desde el punto de vista de la observación para las estrellas de baja masa como nuestro Sol.

Las estrellas se forman a través de la acumulación gradual y continua de materia de un disco circundante. Pero este proceso constante se interrumpe ocasionalmente cuando un grupo masivo del disco cae sobre la estrella en formación, provocando un tremendo estallido de energía que puede durar desde varios meses hasta cientos de años. Estos estallidos se han visto en docenas de protoestrellas de baja masa durante los últimos 50 años.

Mientras monitoreaban NGC 6334 I, un cúmulo de protoestrellas bien estudiado en la Nebulosa Pata de Gato, los investigadores descubrieron un estallido milimétrico de una protoestrella masiva con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, o ALMA. A diferencia de otras, esta protoestrella en particular está tan profundamente incrustada que ni siquiera era detectable en el infrarrojo antes del estallido.

«Los aspectos más interesantes de este estallido son la luminosidad extrema y la longevidad», dijo James De Buizer, científico senior de USRA para SOFIA. «Este evento ahora excede todos los demás estallidos de acreción en protoestrellas masivas por un factor de aproximadamente tres tanto en producción de energía como en duración».

Utilizando el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA), se volvió a visitar la región después del descubrimiento del estallido milimétrico. Las observaciones de los instrumentos FORCAST y HAWC + de SOFIA revelaron que la emisión infrarroja de la protoestrella también había aumentado considerablemente. No solo se podía ver la protoestrella en el infrarrojo, sino que ahora era la fuente de infrarrojos más brillante de todo el cúmulo.

SOFIA (siglas de Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy) es un observatorio montado en un Boeing 747SP de la NASA modificado para transportar un telescopio reflector de 2,5 metros construido por la agencia espacial alemana DLR. Vuela a una altitud de unos 13 km y efectúa observaciones en el infrarrojo entre longitudes de onda de 0,3 y 1600 μm.1​

En abril de 2019, SOFIA detectó la molécula de hidruro de helio en la nebulosa planetaria NGC 7027, y en octubre de 2020 confirmó, por primera vez, la presencia de agua en la superficie de la Luna iluminada por el sol y que no se limita a lugares fríos y sombreados.

Debido a que la radiación generada por un evento de acreción surge principalmente en el infrarrojo, los datos de SOFIA son cruciales para derivar la luminosidad total de la estrella joven y los parámetros fundamentales del estallido.

La combinación de los datos de SOFIA y ALMA permitió a los astrónomos probar predicciones de cómo se fragmentan los discos masivos. También les ayudó a descartar causas alternativas del estallido, como una fusión estelar, o explicaciones menos probables para la aparición repentina de la protoestrella, como cambios en las nubes de gas y polvo a lo largo de la línea de visión del telescopio.

«Dado que la distribución de materia que rodea a la estrella es grumosa, ocasionalmente caen fragmentos sobre la estrella en crecimiento», dijo Todd Hunter, astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), en Charlottesville, Virginia, y autor principal del artículo. «En este caso, es posible que incluso haya provocado un cambio temporal en el tamaño y la temperatura de la protoestrella».

«Sin SOFIA, las mediciones precisas de la masa y la luminosidad de este evento y eventos futuros no serían posibles», agregó la coautora Crystal Brogan, también astrónoma de NRAO.