Molecular Clouds and their importance on the star formation process // Las nubes moleculares y su importancia en el proceso de formación estelar

 We've all heard that we are made of star dust. The atoms that make our bodies and that support the chemical reactions that occur within us, were created in the interior of a star, which died expelling its contents into the Interstellar Medium (ISM). But how did it really happen?  How does carbon or oxygen become part of our Earth to generate humans through the evolution process?

The question has no simple solution, and I probably need more than one blog (I said blog not post) to try to answer it. But I think it's interesting  to explain what I am researching and why I am doing it.

In layman words, the ISM is the material surrounding the stars in our galaxy . The average density is one atom per cubic cm, much lower than the density of anything on Earth. Temperatures in the ISM also varie greatly  from a few degrees Kelvin (about -260 Celsius) to millions of degrees in areas close to massive stars that are very bright .

Gouliermis et al 2012

In the coldest areas of the  ISM, hydrogen atoms when stuck to the surface of dust grains are able to form hydrogen molecules, that name the molecular clouds. Also, dust protects these molecules from the ultraviolet radiation that would break them. The dust absorbs the high energetic photons, reemiting them at longer wavelengths that  are no longer capable of dissociating molecular hydrogen .

Although it is a very complicated process, star formation can be viewed as a fight between two forces. On one side of the ring, gravitation is trying to keep particles together, in the same way that it keeps us attached to the surface of the Earth. On the other side, there is the pressure of the gas particles which has the opposite effect, in the same way a gas completely fills the volume that contains it. The pressure of an ideal gas is proportional to the number of its particles. And as the molecule consists of two hydrogen atoms, when the molecular hydrogen is formed drops considerably, allowing gravity to do the rest of the work.

This is an oversimplified model, and of course the reality is much more complex, but I hope this
video from Daniel Price helps you to understand how a star is generated .

And what am I interested in? I want to simulate the evolution of these molecular clouds, in a larger scale than the previous video. I have included a few other things besides gravity and pressure, but I'll leave those for another post. For now, I leave you with the video of the evolution of the CO molecule in my first simulation. The blue dots are stars. I hope you enjoy it

Todos hemos oído eso de que somos polvo de estrellas. Los átomos que configuran nuestros cuerpos y que dan soporte a las reacciones químicas que suceden dentro de ellos, fueron generados en el interior de una estrella, que murió vertiendo los contenidos de su interior al Medio Interestelar (MI). Pero, ¿cómo sucedió realmente? ¿De qué manera, el carbono u oxígeno pasaron a formar parte de la corteza de la tierra para que posteriormente la evolución generara seres humanos?


La pregunta no tiene una solución sencilla, y probablemente necesitaría más de un blog (he dicho blog y no post) para intentar contestarla, pero creo que es interesante intentar explicaros qué es lo que estoy investigando y su porqué.

En cristiano, el MI es la materia que rodea las estrellas dentro de nuestra galaxias. La densidad media es 1 átomo por cm cúbico, mucho menor que la densidad de la materia en la Tierra. Las temperaturas en el MI varía muchísimo también, desde unos pocos grados Kelvin (unos -260 Celsius) hasta millones de grados en las zonas cercanas a estrellas masivas que son muy luminosas.

Gouliermis et al 2012

En las zonas más frías del MI, los átomos de hidrógeno se pueden unir en la superficie de los granos de polvo, para formar moléculas que dan nombre a las nubes moleculares. Asimismo, el polvo protege estas moléculas de la radiación ultravioleta que las rompería. El polvo absorbe los fotones altamente energéticos reemitiéndolos en longitudes de onda más largas y que ya no son capaces de disociar el hidrógeno molecular.

Aunque es un proceso muy complicado, la formación estelar se puede visualizar como un pulso entre dos fuerzas. Por un lado está la gravitación que intenta agrupar las partículas, de la misma manera que nos mantiene pegados a la superficie de la Tierra. Por otro lado está la presión de las partículas de gas que tiene el efecto contrario, de la misma manera que un gas siempre llenará totalmente el volumen que lo contiene. La presión de un gas ideal es proporcional al número de partículas que lo constituyen. La molécula de hidrógeno está formada por dos átomos, por lo que al formarse hidrógeno molecular, dicha presión cae considerablemente, permitiendo a la gravedad a hacer el resto del trabajo.

Esto es modelo muy simple, y evidentemente la realidad es mucho más compleja, pero espero que este
video de Daniel Price os ayude a entender mejor como se genera una estrella.



¿Y en qué estoy interesado yo? Yo quiero simular la evolución de estas nubes moleculares, es decir a una escala mayor que la del anterior video, donde he incluido algunas otras cosas además de la gravedad y de la presión, pero eso lo dejaré para otro post. Por ahora, os dejo con el video de la evolución de la molécula del CO en mi primera simulación. Los puntos azules son estrellas. Espero que os guste.