Astrónomos descubren colapso dominado por extremos en la región G53

Meng Dezhao, un estudiante de doctorado del Observatorio Astronómico de Xinjiang de la Academia China de Ciencias, junto a sus colaboradores, realizó un estudio sistemático sobre la estructura filamentosa dentro de la nube molecular G53. Al combinar observaciones y simulaciones en múltiples longitudes de onda, revelaron por primera vez que el filamento está experimentando un "colapso dominado por extremos" (EDC), un proceso que impulsa la formación de estrellas. El artículo fue publicado en Astronomy & Astrophysics.

Las estructuras filamentosas son comunes en las nubes moleculares, y su evolución está estrechamente relacionada con la formación de estrellas masivas. G53, como una región activa de formación estelar, se presenta como un laboratorio ideal para estudiar la dinámica de estas estructuras.

Utilizando datos de múltiples longitudes de onda, incluyendo NH3(1,1)/(2,2) del Telescoo de Radio de 26 metros de NanShan y GRS ¹³CO(1–0), los investigadores midieron el filamento, que tiene un tamaño aproximado de 30 pc × 2 pc, con una alta relación de aspecto de aproximadamente 15, lo que indica una morfología filamentosa alargada típica.

Un análisis más detallado de la intensidad integrada de velocidad de ¹³CO(1–0) y la distribución de densidad de columna de H2 reveló claras firmas de colapso en ambos extremos del filamento, lo que es consistente con las predicciones teóricas del EDC. El diagrama posición-velocidad de ¹³CO(1–0) mostró que en la parte occidental del filamento (G53W), dos grandes agrupaciones, C2 y C4, se mueven una hacia la otra mientras acumulan material circundante. Esta imagen dinámica corrobora directamente las características cinemáticas del colapso dominado por extremos.

Para validar estos hallazgos, los investigadores realizaron simulaciones numéricas. Las simulaciones demostraron que un filamento inicialmente isotérmico se fragmenta en múltiples agrupaciones debido a la turbulencia, y que estas agrupaciones se fusionan posteriormente en los extremos. Este hallazgo proporciona un fuerte apoyo teórico para el movimiento convergente de C2 y C4.

Además, las observaciones de líneas moleculares de NH3 detectaron un sistema de hub-filamento (HFS) centrado en la agrupación C2 en la región G53W. Se encontró una fuerte correlación entre el gradiente de velocidad y la dispersión de velocidad en esta región, lo que indica que la convergencia de masa es el principal motor de la turbulencia a gran escala.

Más importante aún, la agrupación C2, ubicada en el centro de este sistema, exhibe una tasa de formación estelar significativamente más alta que otras regiones en G53. Esto demuestra el papel crítico de esta estructura filamentosa particular en la concentración de material y en la mejora de la eficiencia de formación estelar.

Este estudio es el primero en revelar sistemáticamente el escenario completo del colapso dominado por extremos y la posterior formación estelar en el filamento G53 al combinar observaciones y simulaciones. Proporciona un estudio de caso y una base física para comprender los procesos dinámicos en entornos de formación estelar masiva.