ALMA

La interacción entre el jet protoestelar de SVS 13 y su entorno confirma modelos teóricos clásicos y revela cómo los estallidos de acreción dejan su huella en el gas eyectado

Las estrellas similares al Sol no se forman en entornos tranquilos. Durante sus primeras etapas, mientras acumulan masa desde un disco de acreción, expulsan parte de ese material en forma de chorros colimados de gas que atraviesan el medio interestelar a velocidades supersónicas. Estos jets protoestelares, observables con instrumentos como ALMA, no son un subproducto del proceso, sino un mecanismo que regula el crecimiento estelar, redistribuye el momento angular y altera las condiciones físicas del entorno donde se formarán sistemas planetarios.

La acreción no es continua. Las estrellas jóvenes atraviesan episodios breves de actividad intensa, conocidos como estallidos, durante los cuales aumenta de forma abrupta la tasa de entrada de material desde el disco. Estos eventos modifican la velocidad y la estructura del material eyectado, dejando huellas persistentes en el gas expulsado que pueden conservarse durante décadas.

Observaciones de ALMA revelan la dinámica interna de un jet protoestelar

Un estudio liderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía ha reconstruido con un detalle sin precedentes la interacción entre uno de estos jets y su entorno inmediato. El trabajo, basado en observaciones del radiotelescopio interferométrico ALMA y publicado en Nature Astronomy, proporciona la primera confirmación observacional directa de un modelo teórico propuesto hace más de treinta años para describir la dinámica interna de los jets estelares.

El avance se apoya en una técnica que permite obtener imágenes de la sección transversal del jet organizadas en una secuencia de anillos. Cada corte corresponde a material que se desplaza a una velocidad distinta, lo que permite reconstruir cómo el chorro evoluciona, se fragmenta y transfiere energía al medio interestelar a medida que se propaga. El resultado es una tomografía del jet que revela su estructura interna con un nivel de detalle hasta ahora inalcanzable.

SVS 13 como laboratorio para estudiar jets protoestelares

El sistema estudiado es SVS 13, un sistema binario de estrellas en formación situado en la región NGC 1333, a unos 1.000 años luz de la Tierra. SVS 13 es conocido por su elevada actividad y por estar asociado a los objetos Herbig-Haro HH7-11, visibles en longitudes de onda ópticas y generados cuando el jet impacta contra el gas circundante. Su cercanía relativa y su historial de estallidos lo convierten en un laboratorio adecuado para analizar la conexión entre disco, acreción y eyección de material.

Las observaciones de ALMA alcanzan una sensibilidad suficiente para detectar estructuras internas débiles y finas dentro del jet. El análisis combinado de los datos y de simulaciones hidrodinámicas muestra que las variaciones en la velocidad de eyección generan ondas de choque internas. Estas ondas se expanden lateralmente, comprimen el gas circundante y excavan cavidades que pueden observarse en otras longitudes de onda.

Simulación hidrodinámica de jet protoestelar — Simulación numérica de un jet con velocidad de eyección variable con el tiempo. *Créditos: James M. Stone*

Uno de los resultados más relevantes del estudio es la identificación directa de la huella de un antiguo estallido de acreción observado en el brillo de la estrella hace décadas. Ese episodio, registrado como un aumento repentino de luminosidad, queda reflejado de forma clara en la estructura del jet molecular. Por primera vez, es posible vincular un evento observado en la estrella con una señal física concreta en el material eyectado.

Este resultado demuestra que, aunque la formación estelar y planetaria se desarrolla a lo largo de millones de años, pueden detectarse cambios significativos en escalas de tiempo humanas. El jet actúa como un registro dinámico de los episodios más energéticos de la vida temprana de la estrella, permitiendo reconstruir su historia reciente a partir de la morfología y la cinemática del gas expulsado.

Observación ALMA del jet protoestelar de SVS 13 — Visión tomográfica obtenida por ALMA del jet protoestelar de SVS 13, superpuesta a una imagen del Hubble que muestra la cavidad excavada por el chorro y los objetos Herbig-Haro 7-11. El color indica velocidades entre 35 km/s y 97 km/s. *Créditos: Guillermo Blázquez-Calero, Mayra Osorio, Guillem Anglada (IAA-CSIC). Imagen de fondo: ESA/Hubble & NASA, Karl Stapelfeldt*

El proyecto ha sido concebido y desarrollado por el grupo de Formación y Evolución Estelar y Planetaria del IAA-CSIC, que ha liderado las observaciones con ALMA, el análisis de los datos y su interpretación física. En el estudio han participado investigadores de 16 instituciones de ocho países y ha dado lugar a dos tesis doctorales, integrándose en una línea de investigación sobre NGC 1333 activa desde hace casi tres décadas.

Durante la fase final del trabajo fallecieron dos figuras clave en el estudio de jets astrofísicos. Alejandro Raga, especialista en simulaciones numéricas de estos fenómenos, y Robert Estalella, pionero en la introducción de la radioastronomía en las universidades españolas, realizaron aportaciones esenciales al modelado y a la interpretación de los resultados.

Más allá del caso concreto de SVS 13, el estudio refuerza la idea de que los jets son un fenómeno universal. Aunque los jets de estrellas jóvenes y los asociados a agujeros negros supermasivos operan en regímenes energéticos muy distintos, comparten principios físicos comunes. Analizar estos procesos en sistemas cercanos permite construir un marco general aplicable a otros entornos extremos del Universo.

El trabajo abre nuevas vías para comprender cómo se generan y evolucionan los jets en las primeras fases de la vida estelar y cómo estos procesos influyen en la arquitectura final de los sistemas planetarios que se forman alrededor de estrellas como el Sol durante los procesos de formación estelar.

El siguiente vídeo, publicado por el IAA-CSIC, resume las observaciones de ALMA y los principales resultados del estudio.

Referencias y más información:

Noticia original del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAA-CSIC)
Guillermo Blázquez-Calero, Guillem Anglada et al. (2025). Bowshocks driven by the pole-on molecular jet of outbursting protostar SVS 13. Nature Astronomy

Un conjunto reciente de estudios basados en observaciones del radiotelescopio ALMA ha revelado que el gas y el polvo de los discos que rodean a las estrellas jóvenes no evolucionan al mismo ritmo. Los resultados, obtenidos por un amplio grupo internacional de investigadores, muestran que el gas se disipa con mayor rapidez que el polvo, una diferencia que influye directamente en el tiempo disponible para la formación de planetas gigantes.

El hallazgo procede del programa AGE-PRO, siglas en inglés de “ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks”, una extensa campaña de observación diseñada para estudiar cómo cambia la cantidad de gas en los discos protoplanetarios a lo largo de su vida. El trabajo principal, dirigido por Ke Zhang y colaboradores, se ha publicado recientemente en la revista The Astrophysical Journal y está disponible en la base de datos científica arXiv. En total se observaron 30 discos que orbitan estrellas jóvenes de tipo solar, situadas en tres regiones de formación estelar: Ofiuco, Lupus y Escorpio Superior. Estas regiones representan diferentes edades, desde menos de un millón hasta unos seis millones de años.

El objetivo del programa era comparar discos jóvenes y maduros para entender cómo se pierden el gas y el polvo con el paso del tiempo. Los resultados muestran que la masa de gas disminuye de manera más acusada. En los discos más jóvenes, como los de Ofiuco, la cantidad de gas equivale a varias masas de Júpiter. En cambio, en los discos de mayor edad, como los de Lupus y Escorpio Superior, esa cantidad desciende hasta valores mucho menores. La masa de polvo, por su parte, se reduce más lentamente, lo que provoca que la proporción entre gas y polvo cambie con la edad del sistema.

Este comportamiento tiene consecuencias directas para la formación de planetas. Si el gas desaparece con rapidez, los planetas gigantes deben formarse en las primeras etapas del disco, antes de que el material gaseoso se haya disipado. En cambio, los planetas rocosos, que dependen principalmente del polvo y los sólidos, pueden continuar formándose cuando el gas ya ha disminuido. Según los investigadores, los discos que logran sobrevivir durante más tiempo retienen más gas del esperado, lo que sugiere que las condiciones de cada sistema pueden variar notablemente.

Para realizar estas mediciones, ALMA utilizó la emisión de varias moléculas que actúan como trazadores del gas frío. La más común es el monóxido de carbono, aunque los científicos emplearon también el ion diazenilio (N₂H⁺) y otros compuestos menos abundantes para obtener resultados más precisos. Observar el gas es más complejo que estudiar el polvo, ya que sus señales son más débiles y requieren largas horas de observación. El conjunto de datos obtenido constituye el estudio más amplio de este tipo realizado hasta la fecha.

Los resultados también muestran que el gas tiende a extenderse más allá del polvo en muchos de los discos analizados, lo que indica que el material sólido se concentra en el interior mientras que el gas permanece en regiones más externas. Esta diferencia en la distribución podría influir en el lugar donde se forman los distintos tipos de planetas dentro de un sistema. En varios de los discos se detectaron además estructuras internas, como anillos y cavidades, que podrían ser señales de planetas en proceso de formación.

La importancia de este proyecto no reside solo en los números, sino en el cambio de perspectiva que aporta sobre los procesos de nacimiento planetario. Hasta ahora, los estudios sobre el polvo habían permitido estimar la cantidad de material sólido disponible, pero la evolución del gas era mucho más difícil de seguir. AGE-PRO ofrece por primera vez una visión estadística del comportamiento del gas en diferentes etapas de la vida de un disco, lo que ayuda a ajustar los modelos teóricos de formación de planetas y a comprender mejor cómo se originaron los mundos del sistema solar.

El equipo de investigación continuará analizando los datos obtenidos, que forman parte de una serie de artículos complementarios. En ellos se estudian aspectos como la composición química del gas, las propiedades del polvo o las diferencias geométricas entre ambos componentes. En paralelo, observatorios como el telescopio espacial James Webb están comenzando a aportar información sobre las zonas interiores más calientes de los discos, donde probablemente se formen los planetas rocosos. Combinando ambos enfoques será posible reconstruir con mayor precisión la historia de los sistemas planetarios en formación.

En palabras de los investigadores, el programa AGE-PRO demuestra que la evolución de un sistema planetario es más compleja de lo que se pensaba. El gas y el polvo siguen caminos distintos y, en ese equilibrio cambiante, se decide el destino de los futuros planetas.

Referencias y más información: