La nube molecular de Tauro (escala de grises), de la que forma parte L1544, se superpone a la imagen del cielo 2MASS y la orientación del campo se basa en los datos de Planck (líneas blancas delgadas). El espectro HINSA Zeeman (línea blanca gruesa) se muestra con el conjunto de firmas Zeeman (azul). Crédito: NAOC

Los campos magnéticos son los ingredientes esenciales pero a menudo «secretos» del medio interestelar y el proceso de formación de estrellas. El secreto que rodea a los campos magnéticos interestelares se puede atribuir a la falta de sondas experimentales.

Si bien Michael Faraday ya estaba investigando el vínculo entre el magnetismo y la electricidad con bobinas a principios del siglo XIX en el sótano de la Royal Institution, los astrónomos de hoy todavía no pueden implantar bobinas a años luz de distancia.

Utilizando el radiotelescopio esférico de quinientos metros de apertura (FAST), un equipo internacional dirigido por el Dr. LI Di del Observatorio Astronómico Nacional de la Academia de Ciencias de China (NAOC) obtuvo la fuerza del campo magnético preciso en la nube molecular L1544 – una región del medio interestelar que parece lista para formar estrellas.

El equipo empleó una técnica llamada HI Narrow Self-Absorption (HINSA), concebida por primera vez por LI Di y Paul Goldsmith con base en datos de Arecibo en 2003. La sensibilidad de FAST facilitó una detección clara del efecto Zeeman de HINSA. Los resultados sugieren que tales nubes alcanzan un estado supercrítico, es decir, están listas para colapsar antes de lo que sugieren los modelos estándar.

“El proyecto de FAST para enfocar ondas de radio en una cabina operada por cable da como resultado una óptica limpia, que fue vital para el éxito del experimento HINSA Zeeman”, dijo el Dr. LI.

El estudio fue publicado en Naturaleza hoy (5 de enero de 2022).

El efecto Zeeman, la división de una línea espectral en varios componentes de frecuencia en presencia de un campo magnético, es la única prueba directa de la fuerza del campo magnético interestelar. El efecto Zeeman interestelar es pequeño. El cambio de frecuencia que se origina en las nubes relevantes es solo una mil millonésima parte de las frecuencias intrínsecas de las líneas emisoras.

En 2003, se descubrió que los espectros de nubes moleculares contienen una característica de hidrógeno atómico llamado HINSA, producido por átomos de hidrógeno enfriados por colisiones con moléculas de hidrógeno. Dado que esta detección fue realizada por el telescopio de Arecibo, el efecto Zeeman para HINSA se consideró una sonda prometedora del campo magnético en las nubes moleculares.

HINSA tiene una resistencia de línea de 5 a 10 veces mayor que los trazadores moleculares. HINSA también tiene una respuesta relativamente fuerte a los campos magnéticos y, a diferencia de la mayoría de los rastreadores moleculares, es resistente a las variaciones astroquímicas.

Las mediciones de HINSA de FAST sitúan la fuerza del campo magnético en L1544 en aproximadamente 4 µGauss, o 6 millones de veces más débil que la de la Tierra. Un análisis combinado con absorción de cuásares (agujero negro supermasivo activo) y emisión de hidroxilo también reveló una estructura de campo magnético coherente en el medio frío neutro, la envoltura molecular y el núcleo denso, con una orientación y magnitud similares.

Por lo tanto, la transición de la subcriticidad magnética a la supercriticidad, es decir, cuando el campo puede y no puede soportar la nube contra la gravedad, respectivamente, ocurre en la envoltura en lugar del núcleo, en contraste con las imágenes convencionales.

La forma en que el campo magnético interestelar se disipa para permitir que las nubes colapsen sigue siendo un problema sin resolver en la formación de estrellas. La principal solución propuesta ha sido la difusión ambipolar: el desacoplamiento de partículas neutras de plasma – en núcleos de nubes.

La coherencia del campo magnético revelada por el efecto HINSA Zeeman significa que la disipación del campo ocurre durante la formación de la envoltura molecular, posiblemente por un mecanismo diferente al de la difusión ambipolar.

Referencia: «Una transición temprana a la supercriticidad magnética en la formación estelar» 5 de enero de 2022, Naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41586-021-04159-x