¿Qué es una protoestrella? - Formación y características principales

Una protoestrella es un objeto celeste en formación que precede a convertirse en una estrella. Se crea a partir de una nube molecular colapsante, su evolución depende de su masa y tamaño. Durante su surgimiento, se encuentra rodeada por una bolsa de gas y polvo, a medida que evoluciona, esta funda se dispersa y la protoestrella se convierte en un astro. La comprensión de estas es importante para entender la creación de cuerpos celestes y planetas en el universo.

En este artículo te explicaremos de forma completa que es una protoestrella, como se forma, de que se forma, sus características y más curiosidades que se le relacionan.

Concepto de una protoestrella

Es una fase temprana de la formación de una estrella. Se genera a partir de una nube molecular gigante de gas y polvo en el espacio, que se contrae bajo la fuerza de la gravedad.

La protoestrella resulta de la contracción de la nube molecular, que es originada por una gran cantidad de calor y presión en su núcleo. Esto provoca que comience a brillar y emitir radiación infrarroja, aunque todavía no ha alcanzado la temperatura y presión necesarias para comenzar la fusión nuclear en su núcleo y convertirse en una estrella completa.

Durante esta fase, la protoestrella continúa contrayéndose y acumulando material. Lo que aumenta sus grados y tensión interna. Si la protoestrella es masiva, alcanzará la temperatura y presión necesarias. De tal manera que iniciará la fusión nuclear en su núcleo. Esto también sucede de forma parecida con los planetas, por lo que las estrellas y planetas crecen de forma simultanea.

¿Cómo se forma una protoestrella?

Su formación física comienza con un cúmulo molecular gigante compuesta de gas y polvo en el espacio interestelar. Estas pueden tener un tamaño de varios años luz y un volumen de miles de veces la masa del Sol.

La gravedad es el factor principal que causa la contracción del cúmulo molecular, que comienza a colapsar sobre sí misma. A medida que se contrae, su temperatura incrementa debido al aumento de la presión en el núcleo de la nube, lo que a su vez eleva la velocidad de las partículas que la componen.

Este proceso de contracción continúa hasta que se forma una densa estructura central, llamada núcleo protostelar, rodeado por un disco de material que gira alrededor de su centro. En este, el elemento comienza a aglutinarse en pequeñas partículas que se unirán para formar planetas.

El centro protostelar se mantiene caliente debido a la energía gravitatoria liberada por la contracción y alcanza varios miles de grados Celsius. Esta alta temperatura genera radiación infrarroja. Que puede ser detectada por telescopios y observatorios astronómicos.

Durante la fase de formación de la protoestrella, la contracción de la nube molecular se equilibra con la presión térmica generada por el calor del núcleo protostelar. Este proceso puede durar hasta varios cientos de miles de años, dependiendo de la masa del cúmulo y de la velocidad de contracción.

¿De qué se forma una protoestrella?

Se crea a partir de un cúmulo molecular gigante compuesto de gas y polvo en el espacio interestelar. Estas están formadas por hidrógeno molecular. Asimismo, contiene pequeñas cantidades de otros elementos como helio, carbono, oxígeno y nitrógeno, y partículas de polvo.

El gas y el polvo en la nube molecular comienzan a contraerse bajo la influencia de la gravedad, formando una estructura densa en el centro que se convertirá en el núcleo protostelar. A medida que el cúmulo se contrae, su temperatura incrementa debido al aumento de la presión en el centro de la nube, lo que a su vez eleva la velocidad de las partículas que la componen.

El material en el disco protoplanetario que rodea el núcleo protostelar está compuesto por polvo y hielo, que se forma a partir del gas y se aglutinan en partículas cada vez mayores. Estas pueden unirse para generar planetas, lunas y otros cuerpos celestes.

Además de los elementos mencionados, las nubes moleculares también pueden contener moléculas complejas. Como agua, amoníaco, metanol y dióxido de carbono. Estas participan en la formación de planetas y otros cuerpos celestes, también son detectadas por telescopios y observatorios astronómicos.

¿Qué diferencia hay entre una protoestrella y una estrella?

La principal variación es que la protoestrella aún no ha culminado el equilibrio hidrostático, mientras que un astro sí lo ha alcanzado.

La protoestrella es una etapa temprana en la formación de un cuerpo celeste. Durante esta fase, la nube molecular gigante que dio origen a la protoestrella ha comenzado a contraerse bajo la influencia de la gravedad, y se ha formado un núcleo protostelar caliente rodeado por un disco de material que puede dar lugar a la formación de planetas.

La protoestrella continúa contrayéndose y calentándose. Hasta que se alcanzan las temperaturas y densidades necesarias para iniciar la fusión nuclear en su núcleo atómico.

Por otro lado, una estrella es una esfera de gas en equilibrio hidrostático, en la que la fuerza gravitatoria que actúa sobre el gas se equilibra con la presión térmica originada por la fusión nuclear en su núcleo. En un astro, la fusión de hidrógeno en helio crea energía que se irradia al espacio como luz y calor, manteniendo el cuerpo celeste caliente y estable durante largos periodos de tiempo.

Otra diferencia importante es su luminosidad. Una protoestrella emana luz en la banda de los infrarrojos debido a su alta temperatura. Mientras que una estrella emite luz en una amplia gama de longitudes de onda. También dependiendo de sus grados y composición química.

¿Cuáles son las características de una protoestrella?

Los científicos a través de informes DOI aclaran que las características pueden variar dependiendo de su tamaño, masa y otras condiciones ambientales, pero en general, una protoestrella se caracteriza por:

• Temperatura alta: Puede llegar a varios miles de grados Celsius, debido al calor generado por la contracción gravitacional de la nube molecular.
• Brillo en el infrarrojo: La protoestrella emite la mayor parte de su energía en forma de radiación infrarroja, debido a su alta temperatura. Esta se detecta por telescopios especializados.
• Formación de disco protoplanetario: La protoestrella está rodeada por un disco de material que puede dar lugar a la creación de planetas, satélites y otros cuerpos celestes. Estos se forman por polvo y hielo, que se aglutinan en partículas cada vez mayores.
• Contracción gravitacional: Esta continúa contrayéndose bajo la influencia de la gravedad. Aumentando su concentración y grados en el proceso.
• Fusión nuclear incipiente: En las etapas avanzadas de la formación, la temperatura y densidad en su núcleo pueden alcanzar valores suficientes para iniciar la fusión nuclear de hidrógeno en helio. Generando la energía que será emitida por la estrella.
• Alta tasa de acreción de materia: La protoestrella sigue atrayendo elementos de la nube molecular circundante, aumentando su volumen y tamaño. Esto puede suceder hasta que la protoestrella alcance una masa crítica y comience la fusión nuclear.

¿Cuántos tipos de protoestrellas existen?

Existen varias categorías, clasificadas según su espectro de emisión y otros rasgos observacionales. Las dos principales clases de protoestrellas son:

• Protoestrellas Clase 0: Son las más jóvenes y menos evolucionadas. Se caracterizan por tener una luminosidad muy baja, emitir en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas, y estar rodeadas por un espeso envoltorio de gas y polvo. A menudo se asocian con objetos conocidos como 'núcleos de protoestrellas', que son regiones densas de gas y polvo que se contraen bajo la influencia de la gravedad.
• Protoestrellas Clase I: Son protoestrellas más avanzadas que la categoría anterior, estas han comenzado a despejar su envoltorio de gas y polvo a medida que continúan contrayéndose. Se caracterizan por una mayor luminosidad, emiten en la banda del infrarrojo y están rodeadas por un disco protoplanetario. A menudo se les llama 'objetos Herbig Ae/Be' cuando se trata de astros más masivos, o 'protoestrellas Clase I' para cuerpos celestes de menor masa.

Además de estas dos categorías, asimismo hay algunas subclases. Como las protoestrellas 'transicionales' que están en proceso de transición de Clase 0 a Clase I. También se encuentran las protoestrellas 'fuera de clase', que tienen propiedades atípicas en comparación con las de Clase 0 e I.

En general, su clasificación se basa en su espectro de emisión, luminosidad, envoltorio de gas y polvo, y la presencia de un disco protoplanetario. Estas características nos ayudan a entender mejor desarrollo de las estrellas y los procesos físicos que se vinculan en la formación de los sistemas planetarios.

¿Cómo es la evolución de las protoestrellas?

Esta depende de su masa, tamaño y de las condiciones ambientales en las que se encuentra. En general, la evolución de una protoestrella se puede dividir en varias etapas principales:

• Etapa de contracción: En esta fase, una nube molecular se contrae bajo la influencia de la gravedad, formando una protoestrella en su centro. La temperatura y la densidad en el núcleo de esta aumentan a medida que continúa contrayéndose.
• Etapa de protoestrella Clase 0: Durante este periodo, la protoestrella se rodea por un denso envoltorio de gas y polvo. La luminosidad de esta es muy baja, ya que la energía liberada por la contracción gravitacional se disipa en el medio circundante. La protoestrella emite radiación en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas.
• Etapa de protoestrella Clase I: A medida que la protoestrella continúa contrayéndose, su envoltorio de gas y polvo comienza a dispersarse, permitiendo que la radiación se escape. Esta emite irradiación en el infrarrojo y se envuelve por un disco protoplanetario, a partir del cual pueden formarse planetas y otros cuerpos celestes.
• Etapa de protoestrella Clase II: Durante este ciclo, la protoestrella ha despejado casi todo su envoltorio de gas y polvo. Su luminosidad ha aumentado de forma considerable. La protoestrella emite radiación en la banda del infrarrojo cercano y se ha convertido en un astro pre-secuencia principal.
• Etapa de estrella secuencia principal: Finalmente, la protoestrella alcanza una masa y temperatura suficientes para que se inicie la fusión nuclear de hidrógeno en su centro. El astro se convierte en un cuerpo celeste de secuencia principal, en la que la fusión nuclear en el núcleo mantiene la estrella en equilibrio hidrostático.

Ejemplos de protoestrellas

Hay varios modelos conocidos que rondan en todo el universo. A continuación, te presentamos algunas de las más populares y distinguidas:

• IRAS 16293-2422: Se encuentra a una distancia de 400 años luz de la Tierra en la constelación de Ofiuco. Se sabe que está rodeada por un disco protoplanetario y es un objeto muy joven en la etapa de Clase 0.
• HH 212: Se localiza a unos 1,300 años luz de distancia en la constelación de Orión. Se caracteriza por su disco protoplanetario bien desarrollado y por sus chorros de gas y polvo que emergen de la protoestrella. Se cree que está en la etapa de Clase I.
• L1527: Se encuentra a unos 450 años luz de distancia en la constelación de Perseo. Tiene un disco protoplanetario muy bien desarrollado y está en la etapa de Clase I.
• TMC-1A: Se halla en la nube molecular de Taurus, a unos 450 años luz de la Tierra. Se caracteriza por su envoltorio de gas y polvo y está en la etapa de Clase 0.

Estos son solo algunos ejemplos de protoestrellas conocidas en el universo. Con el avance de la tecnología y las técnicas de observación, se espera que se descubran muchas más en el futuro.