El CSIC capta con un detalle inédito la interacción entre un chorro de materia de una estrella y su entorno

Las estrellas parecidas al Sol se gestan en el corazón de enormes concentraciones de gas y polvo interestelar. A su alrededor se forma un disco de material que alimenta a la estrella naciente y que, con el paso del tiempo, dará lugar a planetas. Sin embargo, este proceso fundamental para comprender el origen de sistemas como el nuestro está lejos de ser sereno.

En sus primeras fases, las estrellas jóvenes atraviesan episodios violentos de actividad que calientan y transforman el disco circundante, al tiempo que expulsan potentes chorros de materia –conocidos como jets– que se propagan por el espacio a velocidades extremas. Estos eventos desempeñan un papel clave tanto en la evolución de la estrella como en la arquitectura de los futuros sistemas planetarios.

Un nuevo estudio publicado hoy en Nature Astronomy, liderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), presenta una innovadora secuencia de imágenes con forma de anillo que permite observar, como si se tratara de una tomografía astronómica, cómo cambia la estructura transversal de un jet a medida que varía su velocidad. Esta aproximación ofrece una reconstrucción sin precedentes de la interacción entre el material expulsado y el medio que lo rodea, y confirma de manera robusta un modelo teórico sobre la dinámica interna de estos chorros propuesto hace más de treinta años.

«Es la primera vez que alcanzamos este grado de detalle, gracias a una sensibilidad excepcional lograda con observaciones diseñadas específicamente para este objetivo», explica Guillermo Blázquez Calero, investigador del IAA-CSIC y responsable principal del trabajo. «Los datos obtenidos con el radiotelescopio ALMA nos permiten comprender mejor cómo se expulsa el material desde las proximidades de una estrella joven, cómo se relaciona con los estallidos que caracterizan estas etapas tempranas y cómo el chorro interactúa con el medio interestelar incluso a grandes distancias».

Un comienzo marcado por la violencia

La formación estelar es un proceso dinámico y energético, plagado de episodios de intensa actividad. Al igual que ocurre en los agujeros negros, las estrellas jóvenes canalizan material a través de discos de acreción y expulsan parte de él en forma de jets que viajan a gran velocidad.

Durante los estallidos, la estrella incrementa bruscamente su brillo y energía, lo que provoca el calentamiento y la redistribución del material del disco. Los jets, por su parte, actúan como un mecanismo regulador, expulsando materia y controlando cuánta masa termina incorporándose a la estrella. Además, estas eyecciones alteran el entorno circundante, modificando las condiciones físicas de la región donde se forman nuevas estrellas y, en algunos casos, influyendo en zonas alejadas donde también están naciendo sistemas planetarios.

Gracias a las capacidades de ALMA, el equipo ha obtenido las imágenes más precisas hasta la fecha de la interacción entre un jet y su entorno. Estas observaciones muestran cortes transversales del chorro que revelan su compleja estructura interna. Al combinar estas imágenes con modelos físicos, los investigadores han identificado dos conclusiones fundamentales: la velocidad del jet no es constante en el tiempo y sus incrementos están estrechamente ligados a los estallidos de la estrella joven.

De hecho, el estudio ha permitido seguir por primera vez la huella de un antiguo estallido detectado en el brillo de una estrella joven y reconocer su rastro en el gas molecular expulsado. «Aunque la formación de estrellas y planetas se extiende durante millones de años, nuestros resultados demuestran que pueden observarse cambios notables en escalas de tiempo muy cortas, de apenas décadas», señala Blázquez Calero. «Estos cambios quedan registrados en el gas eyectado, como una memoria de los episodios más intensos de acreción y expulsión de materia».

Estrellas jóvenes como laboratorios naturales

A pesar de décadas de estudio, muchos aspectos de los jets estelares siguen sin comprenderse por completo. Para avanzar en este campo, el equipo del IAA-CSIC llevó a cabo observaciones de altísima resolución del sistema binario SVS 13, situado en la región de formación estelar NGC 1333, a unos 1.000 años luz de la Tierra. Este sistema, formado por dos estrellas que orbitan alrededor de un centro común, alberga una estrella joven extremadamente activa con un jet molecular muy destacado, lo que lo convierte en un escenario ideal para investigar la relación entre discos, estallidos y chorros.

El trabajo ha contado con la participación de investigadores de 16 instituciones de ocho países y fue concebido desde sus inicios por el grupo de Formación y Evolución Estelar y Planetaria (SPFE) del IAA-CSIC. Este grupo lideró tanto las observaciones con ALMA como el análisis de los datos y la interpretación teórica de los resultados. El proyecto ha dado lugar a dos tesis doctorales y se integra en una línea de investigación sobre la región que el instituto desarrolla desde hace casi tres décadas.

Los resultados abren nuevas perspectivas para entender cómo se originan y evolucionan los jets en estrellas jóvenes y cómo estos procesos encajan en el marco general de la formación estelar y planetaria.

Como subraya Guillem Anglada, investigador del IAA-CSIC y responsable principal del proyecto observacional en ALMA, el estudio de sistemas cercanos como SVS 13 es esencial. «La relativa proximidad de estas estrellas jóvenes nos permite analizarlas con un nivel de detalle extraordinario», afirma. «Pero, dado que los jets son un fenómeno universal, nuestro objetivo final es conectar lo que aprendemos aquí con todos los tipos de jets del universo, desde los asociados a distintas fases de la evolución estelar hasta los que se producen en torno a agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias, cada uno en su correspondiente escala de energía».