Resuelven el misterio de la función de masa inicial

7/6/2016 de Lomonosov Moscow State University / The Astrophysical Journal

El modelo del medio interestelar con una distribución fractal de densidad, identificando con círculos las densas nubes moleculares a partir de las cuales se formarán las protoestrellas. Las flechas indican las fuerzas gravitacionales que crean. Fuente: Igor Chilingaryan Andrew Klishin.
 

Un método utilizado para estudiar Facebook, proteínas y redes eléctricas ha sido aplicado ahora con éxito a las estrellas. Por primera vez, los científicos han empleado métodos de ciencia de redes para resolver un problema astrofísico fundamental: explicar la llamada «función de masa inicial», la distribución de las estrellas por su masa en galaxias y cúmulos estelares.

La función de masa inicial estelar  es una función que describe las fracciones relativas de estrellas que tienen diferentes masas en un sistema estelar o la proporción entre estrellas grandes y pequeñas en galaxias. En 1955, el físico y astrofísico teórico Edwin Salpeter fue el primero en calcular esta distribución de forma empírica en el vecindario solar, empleando cuentas de estrellas. Demostró que la distribución de estrellas en función de su masa tiene la forma de una ley de potencias con exponente -2.35, es decir, las estrellas 10 veces más masivas que nuestro Sol son 10^2.35=220 veces menos frecuentes que las estrellas de tipo solar.

Conocer cómo están distribuidas exactamente las estrellas en una galaxia o cúmulo es crucialmente importante para los astrónomos. Un sistema estelar es como un gran familia donde todos los miembros interactúan unos con otros. Dibujan el «espacio vital» en un modo determinado y reaccionan frente a las influencias externas siguiendo las mismas leyes físicas. Para entender mejor cómo los miembros de esa «familia» influyen en la evolución de los demás, los astrónomos necesitan saber de qué tipo de estrellas consiste la familia, es decir, tener datos de cuántas estrellas de cada masa hay en el sistema.

Igor Chilingarian y Andrei Klishin han descrito un sistema de protoestrellas que evolucionan absorbiendo gas del medio difuso interestelar como una red espacial que crece por el principio de conexión preferencial: un nodo que tiene muchos enlaces crea enlaces nuevos todavía con mayor rapidez. En el medio interestelar los enlaces son las fuerzas gravitatorias que actúan entre los núcleos densos moleculares que más tarde formarán estrellas. «Demostramos que la ley de potencias que sigue la función de masa inicial estelar aparece con independencia de la distribución de masas inicial de las protoestrellas si la distribución de densidades en la nube interestelar es fractal. Esta distribución fractal procede directamente de la teoría clásica de turbulencia desarrollada por el matemático soviético Andrey Kolmogorov. Encontramos objetos fractales, o autosimilares, a diario. Entre otros, las nubes de la atmósfera de la Tierra, los copos de nieve e incluso algunas frutas y vegetales como la col o el brócoli, todos tienen propiedades fractales», comenta Igor Chilingarian.

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