Campo magnético helicoidal que envuelve la nube molecular en Orión. Crédito de imagen: NRAO / AUI / NSF Haga clic para agrandar
Los astrónomos anunciaron hoy (jueves 12 de enero) cuál puede ser el primer descubrimiento de un campo magnético helicoidal en el espacio interestelar, enrollado como una serpiente alrededor de una nube de gas en la constelación de Orión.
"Puedes pensar en esta estructura como un Slinky gigante y magnético envuelto alrededor de una larga nube interestelar con forma de dedo", dijo Timothy Robishaw, un estudiante graduado en astronomía en la Universidad de California, Berkeley. “Las líneas del campo magnético son como bandas elásticas estiradas; la tensión aprieta la nube en su forma filamentosa ".
Los astrónomos han esperado durante mucho tiempo encontrar casos específicos en los que las fuerzas magnéticas influyan directamente en la forma de las nubes interestelares, pero según Robishaw, "los telescopios no han estado a la altura ... hasta ahora".
Los hallazgos proporcionan la primera evidencia de la estructura del campo magnético alrededor de una nube interestelar de forma filamentosa conocida como la Nube Molecular de Orión.
El anuncio de hoy de Robishaw y Carl Heiles, profesor de astronomía de UC Berkeley, se realizó durante una presentación en la reunión de la American Astronomical Society en Washington, D.C.
Las nubes moleculares interestelares son los lugares de nacimiento de las estrellas, y la Nube Molecular de Orión contiene dos de estos viveros estelares: uno en el cinturón y otro en la espada de la constelación de Orión. Las nubes interestelares son regiones densas incrustadas en un medio externo de densidad mucho más baja, pero las nubes interestelares "densas" son, según los estándares de la Tierra, un vacío perfecto. En combinación con las fuerzas magnéticas, es el gran tamaño de estas nubes lo que crea suficiente gravedad como para juntarlas y formar estrellas.
Los astrónomos han sabido durante algún tiempo que muchas nubes moleculares son estructuras filamentosas cuyas formas se sospecha que están esculpidas por un equilibrio entre la fuerza de gravedad y los campos magnéticos. Al hacer modelos teóricos de estas nubes, la mayoría de los astrofísicos las han tratado como esferas en lugar de filamentos en forma de dedos. Sin embargo, un tratamiento teórico publicado en 2000 por los Dres. Jason Fiege y Ralph Pudritz de la Universidad McMaster sugirieron que, cuando se tratan adecuadamente, las nubes moleculares filamentosas deberían exhibir un campo magnético helicoidal alrededor del eje largo de la nube. Esta es la primera confirmación de observación de esta teoría.
"La medición de los campos magnéticos en el espacio es una tarea muy difícil", dijo Robishaw, "porque el campo en el espacio interestelar es muy débil y porque hay efectos de medición sistemáticos que pueden producir resultados erróneos".
La firma de un campo magnético que apunta hacia o lejos de la Tierra se conoce como el efecto Zeeman y se observa como la división de una línea de radiofrecuencia.
"Una analogía sería cuando escanea el dial de radio y obtiene la misma estación separada por un pequeño espacio en blanco", explicó Robishaw. "El tamaño del espacio en blanco es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético en la ubicación en el espacio donde se está transmitiendo la estación".
La señal, en este caso, se transmite a 1420 MHz en el dial de radio por hidrógeno interestelar, el átomo más simple y abundante en el universo. El transmisor se encuentra a 1750 años luz de distancia en la constelación de Orión.
La antena que recibió estas transmisiones de radio es el Green Bank Telescope (GBT) de la National Science Foundation, operado por el National Radio Astronomy Observatory. El telescopio, de 148 metros (485 pies) de altura y con un plato de 100 metros (300 pies) de diámetro, está ubicado en West Virginia, donde se han reservado 13,000 millas cuadradas como la Zona de Radio Nacional Silenciosa. Esto permite a los radioastrónomos observar las ondas de radio provenientes del espacio sin interferencia de las señales hechas por el hombre.
Utilizando el GBT, Robishaw y Heiles observaron ondas de radio a lo largo de cortes a través de la Nube Molecular de Orión y descubrieron que el campo magnético invirtió su dirección, apuntando hacia la Tierra en el lado superior de la nube y lejos de ella en la parte inferior. Utilizaron observaciones previas de la luz de las estrellas para inspeccionar cómo está orientado el campo magnético frente a la nube. (No hay forma de obtener información sobre lo que sucede detrás de la nube, ya que la nube es tan densa que ni la luz óptica ni las ondas de radio pueden penetrarla). Cuando combinaron todas las mediciones disponibles, surgió la imagen de un patrón de sacacorchos que se envolvía alrededor de la nube. .
"Estos resultados fueron increíblemente emocionantes para mí por varias razones", dijo Robishaw. "Existe el resultado científico de una estructura de campo helicoidal. Luego, está la medición exitosa: este tipo de observación es muy difícil, y tomó decenas de horas en el telescopio solo para entender cómo este enorme plato responde a las ondas de radio polarizadas que son la firma de un campo magnético ".
Los resultados de estas investigaciones sugirieron a Robishaw y Heiles que el GBT no solo no tiene paralelo entre los radiotelescopios grandes para medir campos magnéticos, sino que es el único que puede detectar de manera confiable campos magnéticos débiles.
Heiles advirtió que hay una posible explicación alternativa para la estructura del campo magnético observado: el campo podría estar envuelto alrededor del frente de la nube.
"Es un objeto muy denso", dijo Heiles. "También se encuentra dentro de la concha ahuecada de una onda de choque muy grande que se formó cuando muchas estrellas explotaron en la constelación vecina de Eridanus".
Esa onda de choque habría llevado consigo el campo magnético, dijo, “¡hasta que llegó a la nube molecular! Las líneas del campo magnético se estirarían a través de la cara de la nube y se envolverían a los lados. La firma de dicha configuración sería muy similar a lo que vemos ahora. Lo que realmente nos convence de que este es un campo helicoidal es que parece haber un ángulo de inclinación constante en las líneas de campo a través de la superficie de la nube ".
Sin embargo, la situación puede aclararse con más investigaciones. Robishaw y Heiles planean extender sus mediciones en esta nube y en otras utilizando el GBT. También colaborarán con colegas canadienses para usar la luz de las estrellas para medir el campo a través de esta y otras nubes.
"La esperanza es proporcionar suficiente evidencia para comprender cuál es la verdadera estructura de este campo magnético", dijo Heiles. "Una comprensión clara es esencial para comprender realmente los procesos por los cuales las nubes moleculares forman estrellas en la galaxia de la Vía Láctea".
La investigación fue apoyada por la National Science Foundation.
