El centro de la galaxia es uno de los entornos más extremos conocidos en la Vía Láctea. Allí, a unos 200 años luz del agujero negro supermasivo Sagitario A*, se encuentra Sagitario C, una densa nube de gas y polvo donde nacen nuevas estrellas. A pesar de las condiciones aparentemente favorables para la formación estelar, la tasa observada en esta región es sorprendentemente baja. ¿Qué factores podrían estar frenando este proceso?
Dos estudios recientes, publicados en The Astrophysical Journal, ofrecen una nueva y detallada visión de este fenómeno gracias a las observaciones del telescopio espacial James Webb (JWST). Utilizando su cámara infrarroja NIRCam, se logró atravesar el velo de polvo interestelar y observar directamente las primeras etapas de formación estelar en Sagitario C, así como etapas mucho más tardías evidenciadas por la emisión de hidrógeno ionizado (también conocido como HII). Lo más interesante es que estas dos etapas coexisten en Sagitario C.
Un entorno galáctico único
La Zona Molecular Central (CMZ), donde se ubica Sagitario C, es una región cercana al centro galáctico que destaca por su alta densidad de gas molecular, presión térmica, temperaturas elevadas y campos magnéticos intensos. Esta zona contiene más de diez millones de masas solares en gas molecular, pero su tasa de formación estelar es casi diez veces menor de lo que se esperaría según las relaciones empíricas observadas en el disco galáctico.
Sagitario C es particularmente interesante porque se trata de una de las regiones más masivas y luminosas del lado occidental de la CMZ. Gracias a las observaciones del JWST, se pudo caracterizar con detalle no solo las protoestrellas más masivas, sino también una población de objetos estelares jóvenes (YSOs) de baja masa, sus chorros de materia y los filamentos de HII que atraviesan la región.
Formación de estrellas masivas: G359.44a y G359.44b
Uno de los hallazgos más destacados del trabajo es la caracterización de dos protoestrellas masivas en pleno proceso de formación: G359.44a y G359.44b. Estas estrellas, situadas en el núcleo del cúmulo de Sagitario C, fueron estudiadas mediante ajustes de distribución espectral de energía (SED), utilizando datos de JWST, Spitzer, SOFIA, Herschel y ALMA.
Los modelos indican que ambas protoestrellas tienen ya más de 20 masas solares, y se encuentran rodeadas por envolturas de gas de aproximadamente 100 masas solares.
Además de la caracterización de las protoestrellas masivas, se observaron los conos iluminados por la actividad de formación estelar por primera vez en el infrarrojo para estas fuentes. Dentro de estos conos y continuando sus trayectorias, se observaron chorros bipolares en las líneas de emisión de hidrógeno molecular (H2) en el infrarrojo con el JWST y de monóxido de silicio (SiO) en el radio con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). La observación de estos chorros es una característica clave en la formación estelar.
Rastreando las protoestrellas de baja masa
Más allá de las fuentes masivas, el estudio logró identificar cinco candidatos a protoestrellas de baja masa. Esta tarea es especialmente difícil en la CMZ debido al polvo interestelar y la superposición de fuentes en el campo. Para ello, se combinaron datos infrarrojos de JWST con observaciones milimétricas de ALMA, buscando coincidencias espaciales y signos de enrojecimiento que indiquen una fuente embebida en gas y polvo pre-estelar.
Se advierte que la coincidencia espacial no basta para confirmar la naturaleza de estas fuentes, por lo que aplicaron un criterio de enrojecimiento. A partir del índice de color F162M – F480M, se seleccionaron aquellas que presentaban un exceso significativo, lo que sugiere una fuerte extinción debida al polvo circundante. Estas protoestrellas tienen masas de núcleo de entre 1 y 2 masas solares reveladas por ALMA, aunque esta cifra corresponde al núcleo de gas y no directamente a la estrella en formación.
Chorros de materia y nuevos indicios de actividad estelar
Una de las aportaciones más novedosas es la identificación de 88 chorros de hidrógeno molecular (H2), conocidos como "knots", visibles en líneas específicas del infrarrojo. Se trata de las primeras detecciones inequívocas de este tipo en la CMZ en el infrarrojo, lo que representa un gran avance en el estudio de la formación estelar en entornos extremos.
Aproximadamente una cuarta parte de estos chorros están asociados a los flujos de salida de las dos protoestrellas masivas, pero también se identificaron decenas de chorros originados por protoestrellas de menor masa distribuidas por toda la nube, confirmando que Sagitario C es una cuna de formación estelar.
Además, el análisis de estos flujos permitió el descubrimiento de una nueva región de formación estelar que no había sido catalogada hasta ahora y bautizada G359.42-0.104. Esta zona contiene al menos dos protoestrellas impulsando chorros propios, una de las cuales podría ser también una estrella masiva en formación.
El papel de los campos magnéticos
Otro aspecto crucial de la investigación es la influencia de los campos magnéticos en la estructura y dinámica del gas en Sagitario C. Las imágenes del JWST revelan filamentos largos y brillantes de plasma, cuya forma y orientación parecen estar determinadas por líneas de campo magnético intensas. Este fenómeno había sido anticipado en estudios anteriores con ALMA y MeerKAT, pero ahora puede observarse directamente en el infrarrojo.
Se pudo identificar una población de objetos de hidrógeno atómico no asociados a chorros protoestelares, que podrían estar moldeados por campos magnéticos fuertes. Esta emisión fue observada en la línea Brackett Alpha at 4.05µm, una línea de recombinación del hidrógeno atómico. Se plantea la hipótesis de que estos campos magnéticos podrían estar impidiendo el colapso gravitacional del gas, lo que explicaría la baja tasa de formación estelar en la CMZ a pesar de la abundancia de materia.
La hipótesis es que, en regiones con presión magnética dominante, como el centro de la galaxia o incluso el universo primitivo, las reglas convencionales de formación estelar podrían no aplicarse. Esta idea supone un cambio de paradigma en la astrofísica galáctica y sugiere que hay muchos más factores en juego de lo que se pensaba.
Un legado para el futuro
El proyecto fue liderado por Samuel Crowe, un estudiante de grado de la Universidad de Virginia (UVa) que se convirtió en el primer universitario en dirigir un programa aprobado del telescopio James Webb. Junto con su supervisor Rubén Fedriani (IAA-CSIC), John Bally (Universidad de Colorado Boulder), y otros investigadores internacionales, logró abrir una nueva ventana de observación en el infrarrojo profundo que está transformando nuestra comprensión de la formación estelar en el centro galáctico.
Estas observaciones representan el inicio de una nueva era en el estudio de los viveros estelares más extremos del universo, donde se ponen a prueba los límites de las teorías actuales sobre el nacimiento de las estrellas.
Referencias
- Crowe, S., Fedriani, R., Tan, J. C., et al. The JWST-NIRCam View of Sagittarius C. I. Massive Star Formation and Protostellar Outflows. The Astrophysical Journal, 983:19 (2025). doi: 10.3847/1538-4357/ad8889
- Bally, J., Crowe, S., Fedriani, R., et al. The JWST-NIRCam View of Sagittarius C. II. Ionized Gas Filaments and Magnetic Fields in an HII Region in the Central Molecular Zone. The Astrophysical Journal, 983:20 (2025). doi: 10.3847/1538-4357/ad9d0b
Rubén Fedriani
Doctor en astrofísica
