Descubren docenas de cúmulos estelares masivos ocultos en el polvo cósmico de galaxias vecinas

ALMA, operando en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas, y el VLA, en ondas de radio, tienen la capacidad de atravesar ese polvo. Las observaciones combinadas detectaron docenas de fuentes compactas candidatas a ser cúmulos masivos jóvenes (YMCs, por sus siglas en inglés) que ningún otro telescopio había visto antes. El JWST confirmó de forma independiente que esas fuentes de radio corresponden a cúmulos estelares reales y a las estructuras de gas y polvo que los rodean.

Cuatro etapas de la infancia estelar

Para entender cómo evolucionan estos cúmulos, el equipo descompuso la emisión de radio en tres componentes físicos: polvo térmico, gas ionizado (emisión libre–libre) y sincrotrón (producido por supernovas). Esta técnica permitió asignar a cada fuente una etapa diferente de su vida temprana:

1. Protocúmulos: fuentes brillantes en polvo pero débiles en radio. Son las etapas más tempranas, donde el material apenas comienza a colapsar.
2. Cúmulos extremadamente jóvenes: aún enterrados en su capullo natal. Muestran una fuerte señal de polvo y gas ionizado, pero poca o ninguna emisión de supernovas.
3. Cúmulos que han emergido: las estrellas masivas han soplado y dispersado la nube de gas y polvo que los rodeaba. Presentan gas ionizado intenso pero poco polvo.
4. Cúmulos con supernovas: las estrellas más masivas dentro del cúmulo ya han explotado como supernovas, generando emisión sincrotrón.

Fábricas de estrellas en anillos

Estos cúmulos no están dispersos al azar, sino que se concentran en anillos circunnucleares, regiones densas y activas que rodean el centro de las galaxias a unos cientos o miles de años luz del núcleo. En galaxias espirales barradas como NGC 3351 y NGC 1097, el gas interestelar es canalizado hacia el interior a lo largo de las barras y se acumula en estos anillos, generando condiciones extremas que desencadenan la formación de estrellas a un ritmo y con una densidad comparables a los que se observaban en galaxias hace miles de millones de años.

Eficiencia extrema y formación continua

Una de las conclusiones más relevantes es la eficiencia excepcional de estas guarderías estelares: los cúmulos utilizan la mayor parte de su reserva de gas para formar nuevas estrellas. La fuente más brillante detectada, en NGC 1097, posee un poder ionizante equivalente al de aproximadamente 1.200 de las estrellas más masivas conocidas.

Además, el hecho de que las cuatro etapas evolutivas coexistan dentro del mismo anillo en ambas galaxias demuestra que la formación de cúmulos masivos es un proceso continuo y no un único estallido sincronizado. El tiempo de formación, además, es más prolongado que el de las regiones de formación estelar típicas en el universo actual, lo que sugiere un proceso de construcción de cúmulos sostenido y no rápido.

Este estudio, presentado en una conferencia de prensa de la AAS, ofrece una de las vistas de radio más detalladas hasta la fecha sobre la formación de cúmulos masivos en los anillos que rodean los núcleos galácticos.