{"id":150992,"date":"2014-04-24T03:22:51","date_gmt":"2014-04-24T09:22:51","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=150992"},"modified":"2017-03-13T15:39:35","modified_gmt":"2017-03-13T18:39:35","slug":"origenes-turbulentos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/origenes-turbulentos\/","title":{"rendered":"Or\u00edgenes turbulentos"},"content":{"rendered":"
\"Cabeza

Imagen NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI\/ AURA)<\/span><\/a> Cabeza de Mono (NGC 2174): imagen obtenida por el telescopio Hubble de una nebulosa que alberga estrellas j\u00f3venes (puntos brillantes<\/em>), nubes de plasma y nubes moleculares (regiones oscuras<\/em>)Imagen NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI\/ AURA)<\/span><\/p><\/div>\n

Los telescopios actuales reci\u00e9n ahora comienzan a tener la resoluci\u00f3n suficiente para vislumbrar los pormenores de ese proceso, que implica un turbulento tira y afloja entre fuerzas gravitatorias y magn\u00e9ticas. Por un lado, la gravedad tiende a condensar el gas, lo cual permite que los \u00e1tomos en el centro de las regiones m\u00e1s densas de la nube sean comprimidos hasta liberar energ\u00eda por medio de reacciones de fusi\u00f3n nuclear, originando nuevas estrellas. Por el otro, los campos magn\u00e9ticos de la nube tienden a hacer fuerza en el sentido contrario al de la gravedad. Todos sabemos que la gravedad finalmente triunfa, pero nadie comprende muy bien los detalles de ese conflicto.<\/p>\n

Para resolver ese problema, un equipo liderado por los astrof\u00edsicos Elisabete de Gouveia Dal Pino, de la Universidad de S\u00e3o Paulo, y Alexander Lazarian, de la Universidad de Wisconsin, en Madison, Estados Unidos, est\u00e1 llevando a cabo simulaciones del comportamiento del gas y de los campos magn\u00e9ticos en las nubes moleculares. Los resultados de sus simulaciones m\u00e1s recientes resuelven contradicciones entre la teor\u00eda y lo que est\u00e1 comprobado, brindando asidero a una nueva idea que sugiere de qu\u00e9 modo los campos magn\u00e9ticos dificultan, pero no llegan a impedir, el surgimiento de nuevas estrellas. \u00c9sa misma idea podr\u00eda explicar por qu\u00e9 los anillos de gas y polvo ubicados en torno de las estrellas reci\u00e9n nacidas \u2012y que posteriormente podr\u00edan originar un sistema de planetas\u2012 no desaparecen por efecto de los campos magn\u00e9ticos.<\/p>\n

Las nubes moleculares son regiones muy peque\u00f1as y particulares del medio interestelar, que atraviesa las galaxias. Esas nubes son como bolsones de gas y polvo mucho m\u00e1s fr\u00edos que el medio interestelar circundante. Mientras que en las nubes de gas interestelar la temperatura alcanza miles de grados Celsius, manteniendo a los electrones separados de los n\u00facleos at\u00f3micos y formando el plasma (gas cargado el\u00e9ctricamente), en las nubes moleculares la temperatura promedio oscila alrededor de -173\u00ba Celsius. Por esa raz\u00f3n, las nubes moleculares se encuentran compuestas, en su mayor parte, por \u00e1tomos neutros que se combinaron en mol\u00e9culas, y por eso reciben ese nombre. Pero incluso las nubes moleculares cobijan una peque\u00f1a porci\u00f3n de plasma, suficiente para que las l\u00edneas del campo magn\u00e9tico de la nebulosa est\u00e9n ligadas al desplazamiento del gas.<\/p>\n

\u201cEl plasma fluye all\u00ed en forma muy turbulenta\u201d, dice el astrof\u00edsico Reinaldo Santos de Lima, quien concluy\u00f3 su doctorado en la USP bajo la direcci\u00f3n de Gouveia Dal Pino y actualmente forma parte de su posdoctorado en la Universidad de Wisconsin. \u00c9l explica que el plasma de la galaxia es permanentemente removido por las ondas de choque provenientes de explosiones de estrellas gigantes en el final de sus vidas, las supernovas. Una de las consecuencias de esa turbulencia es que el desplazamiento de las cargas el\u00e9ctricas del plasma amplifica los campos magn\u00e9ticos muy d\u00e9biles, remanentes del inicio del Universo, que surcan el espacio. Esos campos amplificados, que alcanzan hasta 0,003 gauss (cien veces menores que el de la superficie de la Tierra), acaban afectando a las nubes moleculares.<\/p>\n

\"080-083_Estrelas_218-02\"<\/a>Collares magn\u00e9ticos
\n<\/b>Para explicar este fen\u00f3meno cuando dicta clases, Dal Pino emplea una analog\u00eda. Las part\u00edculas del plasma estar\u00edan unidas a las l\u00edneas del campo magn\u00e9tico del mismo modo que las cuentas de un collar se encuentran sujetas por un cord\u00f3n. \u201cSi el gas se desplaza hacia un lado, arrastra las l\u00edneas del campo magn\u00e9tico consigo\u201d, dice Lima. \u201cEso configura un problema para la formaci\u00f3n estelar\u201d.<\/p>\n

A medida que una regi\u00f3n m\u00e1s densa \u2012un n\u00facleo\u2012 en el interior de la nube se contrae debido a la atracci\u00f3n gravitatoria de su propia masa, esa contracci\u00f3n comprime las l\u00edneas del campo magn\u00e9tico. El resultado de ello es un campo con forma de reloj de arena (observe la figura<\/i><\/a>) que ejerce una fuerza repulsiva contra la gravitatoria. Esa fuerza, sin embargo, act\u00faa solamente en direcci\u00f3n perpendicular a las l\u00edneas de los campos magn\u00e9ticos. Por eso, la masa contin\u00faa acumul\u00e1ndose en el centro del n\u00facleo original que recorre los caminos a lo largo de las l\u00edneas, hasta que la fuerza gravitatoria supera a la magn\u00e9tica y nace la estrella.<\/p>\n

Se imaginaba que la nueva estrella heredar\u00eda el campo magn\u00e9tico del n\u00facleo que la origin\u00f3. No obstante, al observar estrellas reci\u00e9n formadas, los astr\u00f3nomos miden en su superficie un campo magn\u00e9tico 10 mil veces menor que el esperado.<\/p>\n

Esa discrepancia entre la teor\u00eda y las observaciones sugiere que alg\u00fan fen\u00f3meno desconocido desconecta las l\u00edneas del campo magn\u00e9tico del campo del gas durante su contracci\u00f3n. As\u00ed, las l\u00edneas no se comprimir\u00edan tanto en el centro de los n\u00facleos y la estrella resultante tendr\u00eda un campo magn\u00e9tico menor. El candidato favorito de los astrof\u00edsicos para explicar los campos magn\u00e9ticos menos intensos era, hasta hace poco, un fen\u00f3meno conocido como difusi\u00f3n ambipolar. \u201cA medida que la nube colapsa, el plasma pierde calor por irradiaci\u00f3n y sus electrones se recombinan con sus n\u00facleos at\u00f3micos\u201d, explica Lima. \u201cEse material neutro sigue colapsando sin arrastrar las l\u00edneas de campo\u201d.<\/p>\n

Con todo, los estudios vienen confirmando que, para que la difusi\u00f3n ambipolar logre apartar las l\u00edneas del campo magn\u00e9tico del centro del n\u00facleo originario de un modo eficiente, el tama\u00f1o de los granos de polvo formados en las nubes moleculares deber\u00eda ser diferente al estimado. El fen\u00f3meno tampoco explica la distribuci\u00f3n de los campos magn\u00e9ticos medidos por los astr\u00f3nomos.<\/p>\n

En 2005, Lazarian propuso una alternativa a la difusi\u00f3n ambipolar, que pose\u00eda la ventaja de no depender del tama\u00f1o de los granos de las nubes moleculares. Su concepci\u00f3n se basa en el fen\u00f3meno de la reconexi\u00f3n magn\u00e9tica. \u00c9sta ocurre cuando dos porciones de plasma, cada una cargando l\u00edneas de campo magn\u00e9tico en direcciones paralelas pero con sentidos opuestos, son forzadas a colisionar una contra la otra. En un plasma turbulento, ese proceso ocurre en forma r\u00e1pida, tal como demostraron Lazarian y Ethan Vishniac en 1999. Durante la colisi\u00f3n explosiva, las l\u00edneas de campo son recortadas y agrupadas en una nueva configuraci\u00f3n de direcci\u00f3n y sentido.<\/p>\n

La reconexi\u00f3n magn\u00e9tica ocurre con bastante frecuencia y violencia en la superficie del Sol, eyectando masa solar hacia el espacio durante tempestades magn\u00e9ticas en la superficie de la estrella. La reconexi\u00f3n explica otros procesos astrof\u00edsicos, tales como la aceleraci\u00f3n de los rayos c\u00f3smicos ultraenerg\u00e9ticos (lea en <\/i>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 200<\/i><\/a>). Sin embargo, se pensaba que ese evento raramente ocurr\u00eda en las nubes moleculares. Sin embargo, Lazarian propuso que la turbulencia del gas en las nubes ser\u00eda capaz de acelerar el proceso.<\/p>\n

Peque\u00f1os remolinos turbulentos crear\u00edan las condiciones para que la reconexi\u00f3n magn\u00e9tica apareciera por toda la nube. En 2009, Lazarian y el astrof\u00edsico Grzegorz Kowal, actualmente en la USP, realizaron simulaciones en computadora demostrando que la reconexi\u00f3n magn\u00e9tica inducida por la turbulencia realmente funcionaba. Utilizando la analog\u00eda de Dal Pino, la turbulencia del gas ser\u00eda capaz de cortar y reconectar las cuerdas de los collares, liberando las cuentas y apartando el exceso de cordones fuera del centro de los n\u00facleos de las nubes moleculares.<\/p>\n

Cuando en 2009 pas\u00f3 unos meses en Wisconsin, trabajando con Lazarian, Lima emple\u00f3 el c\u00f3digo inform\u00e1tico escrito por Kowal para elaborar un modelo simplificado del colapso de un n\u00facleo en una nube molecular. Las simulaciones, que fueron publicadas en el Astrophysical Journal<\/i> en 2010, indicaron que la turbulencia del gas manten\u00eda a las l\u00edneas del campo magn\u00e9tico alejadas del n\u00facleo, permitiendo su colapso por efecto de la gravedad.<\/p>\n

Otra estudiante de doctorado de Dal Pino, M\u00e1rcia Le\u00e3o, actualmente posdoctorando en la Unicamp, realiz\u00f3 simulaciones a\u00fan m\u00e1s realistas del proceso. En un art\u00edculo publicado en noviembre de 2013 en la revista The Astrophysical Journal<\/i>, los investigadores compararon los resultados de esas simulaciones con las observaciones de n\u00facleos en nubes moleculares efectuadas por el astr\u00f3nomo Richard Crutcher, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Estados Unidos. Las simulaciones de Le\u00e3o consiguieron explicar las distribuciones de densidad del gas y de su campo magn\u00e9tico medidas por Crutcher mejor de lo que cabr\u00eda esperarse por la teor\u00eda de la difusi\u00f3n ambipolar.<\/p>\n

\"080-083_Estrelas_218-03\"<\/a>Manteniendo el giro
\n<\/b>Millones de a\u00f1os despu\u00e9s del inicio del colapso, el gas y el polvo del n\u00facleo de la nube molecular, que antes ocupaban un volumen de algunos a\u00f1os luz de extensi\u00f3n, acaban concentrados en un espacio similar, m\u00e1s o menos, al del sistema solar, con centenas de minutos luz, formando una estrella rodeada por un disco de acreci\u00f3n, que puede generar un sistema planetario (vea la figura<\/i><\/a>). Los c\u00e1lculos sugieren, no obstante, que el campo magn\u00e9tico de la nube molecular impedir\u00eda la formaci\u00f3n de esos discos. Las l\u00edneas del campo frenar\u00edan la rotaci\u00f3n del material del disco, que terminar\u00eda por caer en la protoestrella.<\/p>\n

Simulaciones publicadas en 2012 y 2013 por el equipo de Dal Pino sugieren que ese inconveniente tambi\u00e9n queda resuelto por la reconexi\u00f3n magn\u00e9tica inducida por la turbulencia, que transporta el exceso de l\u00edneas magn\u00e9ticas hacia afuera del disco. El equipo contempla la publicaci\u00f3n, este mismo a\u00f1o, de un estudio realizado junto a Gustavo Guerrero, de la Universidad Federal de Minas Gerais, que aporta valores m\u00e1s precisos de ese transporte magn\u00e9tico, para comparar mejor esa explicaci\u00f3n con otras alternativas.<\/p>\n

\u201cLas previsiones te\u00f3ricas se encuentran m\u00e1s adelantadas que las observaciones reales\u201d, comenta el astr\u00f3nomo Gabriel Franco, de la UFMG, quien trabaja con los datos referentes al campo magn\u00e9tico de una nube molecular obtenidos mediante un dispositivo montado en el telescopio Apex, en Chile. \u201cPara darse una idea, el campo con forma de reloj de arena, que fue preconcebido hace d\u00e9cadas, se observ\u00f3 por primera vez en 2006\u201d.<\/p>\n

La antena del Apex es el prototipo de las 66 antenas del observatorio Alma, que se inaugur\u00f3 en 2013, y tambi\u00e9n contar\u00e1 con un instrumento capaz de medir campos magn\u00e9ticos de n\u00facleos primigenios y protoestrellas. Pero, para poder observar todos los detalles, Dal Pino aguarda la puesta en servicio de otra red de radiotelescopios que se est\u00e1 construyendo en Argentina, denominada Llama. \u201cEs posible\u201d, dice, \u201cque logremos probar nuestras teor\u00edas con observaciones de alt\u00edsima resoluci\u00f3n mediante la interferometr\u00eda, combinando las antenas del Alma y del Llama\u201d.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nInvestigation of high energy nvestigation of high energy and plasma astrophysics phenomena: theory, observation, and numerical simulations (n\u00ba 2006\/50654-3<\/a>); Modalidad<\/b> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigadora responsable<\/b> Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino; Inversi\u00f3n<\/b> R$ 366.341,75 (FAPESP).<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/em>
\nLE\u00c3O, M.R.M. et al.<\/em> The collapse of turbulent cores and reconnection diffusion<\/a>. The Astrophysical Journal<\/b>. v. 777, n.1. nov. 2013.
\nSANTOS-LIMA, R. et al.<\/em> Disc formation in turbulent cloud cores: is magnetic flux loss necessary to stop the magnetic braking catastophre or not?<\/a> Monthly Notices of the Royal Astronomical Society<\/b>. mar. 2013.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Las fuerzas magn\u00e9ticas dificultan el nacimiento de estrellas y planetas","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[274],"coauthors":[103],"class_list":["post-150992","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-astronomia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/150992","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=150992"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/150992\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=150992"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=150992"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=150992"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=150992"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}