[:en]3-D map model of the Orion Star Forming Complex to allow visualization of forming and evolution of star clusters[:es]Un modelo en seis dimensiones del complejo de formación estelar en Orión permite visualizar la formación y evolución de cúmulos de estrellas[:]

[:en]Through a laborious process, an international team of astronomers, including MAS researcher Jura Borissova, gathered information on the properties and radial movements of hundreds of young stars in the Orion Molecular Complex. By combining with the precise positions and movements on the sky seen by the Gaia Satellite, they were able to reconstruct the spatial distribution and infer the movements of the stars, which were identified as members of numerous groups.

An international team of researchers –including the researcher from the Millennium Institute of Astrophysics MAS and the UV Institute of Physics and Astronomy Jura Borissova– have conducted an unprecedented study of the spatial and kinematic distribution of stars at the Orion Complex. The team was led by Marina Kounkel, a postdoctoral research associate at Western Washington University, with collaborators in several countries, including the U.S., Spain, Chile and Mexico. The results of this research are to be published in the next few days in The Astronomical Journal.

“The Orion star-forming region is quite exciting since it is an excellent laboratory of star formation in terms of proximity, mass, size, age, and so forth. This is among the best regions to study giant molecular cloud evolution,” said Kounkel.

The Orion Complex is a massive population of thousands of young stars. Some of them are as 1-2 million years and are still closely associated with the molecular gas from which they formed. The conditions in which many of them are found most closely resemble the environment our own Sun might have been in when it was born.

Other stars in the Complex are older, some up to 12 million years and usually no longer associated with the dense gas. While they are still loosely connected to the Orion Complex by gravity, they are starting to disperse. Understanding how and why these stars form and evolve until they emerge from their nurseries into the Milky Way disk provides researchers with a better understanding about how stars around the universe were formed. “This work will inspire to make similar studies in other regions,” said Genaro Suárez, a graduate student at UNAM Institute of Astronomy.

The project is a part of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), a large-scale project aimed to study the story of the stars and galaxies across large areas of the sky. In this project participate many countries, including Chile and MAS members.

The researchers used the advanced spectrographs of the Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE), which, as its name suggests, are mounted from the main telescope of the survey in this observatory, which has a main optic of 2.5m in diameter– capable of observing hundreds of stars in a single exposure, to complete a survey of the Orion Complex. The stellar spectra provide individual physical characteristics of the young stars, like temperatures and surface gravities, but also can specify their ages and radial velocities, that is, we can tell if they are moving away from us or towards us and how quickly they do it.

The team also used recently published data from the Gaia Satellite DR2, a space observatory that provides very precise information about distances and motions of the stars on the sky plane. In this way, astronomers were able to map the positions and velocities of each star observed, and identify a series of star clusters that are, in turn, made up of numerous smaller groups. “Combining data from APOGEE and Gaia allows us to identify groups with distinct spatial and kinematic characteristics,” said UNAM Researcher Jesús Hernández. All these parameters provide the best estimates of the 3D structure and the 3D kinematics of stars in the Orion Complex to date (in total, six position-speed dimensions.) The result is like a coordinated ballet of stellar motion that shows the dynamical evolution of the young stars across many different ages. “This study confirms our theory that most of the stars in our Galaxy form together, in groups or star clusters,” adds Jura Borissova.

“The combination of Gaia releasing this data, and APOGEE obtaining so many spectra across the Orion has made putting it all together finally possible, we all have wanted to do it for quite a long time,” said Kounkel.

For more information on the group’s Orion project, visit the 3-D model at http://mkounkel.com/ori3d/ and read the preliminary version of the paper at https://arxiv.org/pdf/1805.04649.pdf.

Main image: Rogelio Bernal Andreo

[:es]Por medio de un laborioso proceso, un grupo internacional de astrónomos en los que participa la investigadora del MAS Jura Borissova, colectó información sobre las propiedades y movimientos radiales de cientos de estrellas jóvenes en el Complejo Molecular de Orión. Al conjuntar con las posiciones y movimientos precisos sobre el cielo que provee el Satélite Gaia, lograron reconstruir la distribución espacial y deducir los movimientos de las estrellas, que se identificaron como miembros de numerosos grupos.

Un grupo internacional de investigadores, en los que se incluye la investigadora del Instituto Milenio de Astrofísica MAS y del Instituto de Física y Astronomía UV Jura Borissova, ha realizado un estudio sin precedentes de la distribución espacial y cinemática de las estrellas, en el Complejo de Orión. El equipo fue liderado por Marina Kounkel, una investigadora postdoctoral de Western Washington University, y contó con colaboradores en varios países, incluyendo EE.UU., España, Chile y México. Los resultados de la investigación están por publicarse en los próximos días en la revista especializada The Astronomical Journal.

“La región de Orion es un lugar muy emocionante porque es un excelente laboratorio, en términos de cercanía, masa, edad y extensión, para estudiar la formación de las estrellas. De hecho es uno de los mejores lugares para estudiar la evolución de una nube molecular gigante que forma estrellas”, dijo Kounkel.

El Complejo de Orión contiene una población masiva, de miles de estrellas jóvenes. Algunas de ellas tienen edades de apenas 1-2 millones de años, y aún están cercanamente asociadas al gas molecular del cual se formaron. Las condiciones en las cuales encontramos hoy día a muchas de ellas, creemos que es muy similar al ambiente en el que nuestro propio Sol pudo haberse formado.

Otras estrellas del complejo son más viejas, algunas con edades de hasta 12 millones de años, y esas usualmente ya no están asociadas con gas denso. Siguen de algún modo conectadas al Complejo de Orión por medio de la gravedad, pero están comenzando ya a dispersarse. Estudiar cómo y porqué estas estrellas se forman y evolucionan hasta que emergen de sus guarderías estelares para unirse al disco de la Vía Láctea, provee a los investigadores de un mejor entendimiento de cómo se formaron las estrellas que ahora vemos en todo el Universo. “Este trabajo nos inspirará, además, a hacer estudios similares en otras regiones”, dijo Genaro Suárez, estudiante de doctorado en el Instituto de Astronomía de la UNAM en el campus de Ensenada.

Este proyecto es parte del Sondeo Digital del Cielo Sloan (en inglés Sloan Digital Sky Survey o SDSS, para abreviar), un proyecto a gran escala, del cual participan varios países, incluyendo Chile e integrantes del MAS, y cuya meta es estudiar la historia de las estrellas y galaxias en una fracción considerable del cielo.

Los investigadores utilizaron, de este sondeo, los espectrógrafos avanzados del llamado Experimento de Evolución Galáctica del Observatorio de Apache Point (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment o APOGEE, que como su nombre lo indica se encuentran montados del telescopio principal del sondeo en ese observatorio, el cual tiene una óptica principal de 2.5m de diámetro). Estos instrumentos son capaces de observar cientos de estrellas en una sola exposición, y eso fue lo que permitió completar un sondeo amplio del Complejo de Orión. Los espectros estelares proveen características físicas individuales de las estrellas jóvenes, como sus temperaturas y gravedades superficiales, pero además pueden proveer su velocidad en dirección radial (es decir, podemos saber si se alejan o se acercan a nosotros y con qué rapidez lo hacen), y también sus edades.

El equipo utilizó también los datos recientemente publicados por el consorcio del Satélite Gaia DR2, un observatorio espacial que provee, con enorme precisión, información sobre las distancias a las que se encuentran las estrellas, y los pequeñísimos movimientos que hacen sobre la bóveda celeste. De este modo, los astrónomos pudieron hacer un mapa con posiciones y velocidades de cada estrella observada, e identificaron una serie de cúmulos estelares que están a su vez conformados por numerosos grupos más pequeños. “Combinando los datos de APOGEE y Gaia, podemos identificar ahora grupos de estrellas con características espaciales y cinemáticas distintas”, dijo el investigador Jesús Hernández, del Instituto de Astronomía de la UNAM. Todos estos parámetros proveen las mejores estimaciones hasta la fecha, de la estructura tridimensional espacial y de la estructura tridimensional de velocidad (en total, seis dimensiones de posición-velocidad) de las estrellas en Orión. El resultado, es como un ballet coordinado del movimiento estelar, que muestra la evolución dinámica de las estrellas jóvenes de distintas edades. “Este trabajo confirma nuestra teoría de que la mayoría de las estrellas en nuestra Galaxia se forman en conjunto, en grupos o cúmulos de estrellas” añade Jura Borissova.

“La combinación de los datos anualmente publicados por Gaia, con los espectros de APOGEE, hizo posible que lográsemos poner junto todo el rompecabezas. Habíamos querido hacer esto por mucho tiempo”, finalizó Kounkel.

Para ver una versión preliminar del artículo (en idioma inglés), visite https://arxiv.org/pdf/1805.04649.pdf

Para ver un modelo 3D de las estrellas de Orión, visite http://mkounkel.com/ori3d/

Imagen Principal: Rogelio Bernal Andreo

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