La formación de los cúmulos estelares es una asignatura pendiente en la astrofísica actual. Aunque se están realizando actualmente muchos estudios teóricos para investigar qué agentes físicos determinan la riqueza de un cúmulo, existen hechos observacionales cuya explicación se mantiene abierta. Por ejemplo, está bien establecido, a partir de estudios llevados a cabo a longitudes de onda ópticas e infrarojas, que la riqueza de los cúmulos jóvenes aumenta para aquellos cúmulos que contienen estrellas más masivas (por ejemplo, Testi, Palla & Natta 1999), pero el origen de dicha correlación se desconoce. Los estudios teóricos y de simulaciones numéricas llevados a cabo hasta la fecha muestran que hay tres ingredientes principales que pueden ser cruciales para determinar la riqueza de un cúmulo estelar en sus etapas más tempranas de formación: el nivel de turbulencia de la nube molecular donde se forma el cúmulo, la intensidad del campo magnético en dicha nube, y la misma gravedad (por ejemplo, Hennebelle & Ciardi 2009, Girichidis et al. 2011). Sin embargo, todavía no hay trabajos observacionales que permitan distinguir cuál de los tres ingredientes tiene un papel más relevante. En este proyecto planeamos estudiar la relación entre el nivel de fragmentación en las nubes moleculares (lo cual determina la riqueza inicial de un cúmulo estelar) con el nivel de turbulencia, la intensidad del campo magnético, y la gravedad en dichas nubes. Para ello, partimos del trabajo pionero de Palau et al. (2013, 2014), que recopila una muestra de núcleos densos masivos observados a longitudes de onda milimétricas con resoluciones espaciales y sensitividades comparables a las conseguidas en los estudios de cúmulos en el infrarojo y óptico. Los trabajos de Palau et al. han permitido determinar el nivel de fragmentación en los 19 núcleos densos masivos de la muestra. En este proyecto nos proponemos estudiar las propiedades de turbulencia, campo magnético y gravedad en dicha muestra, relacionarlas con el nivel de fragmentación ya estimado, y comparar los resultados con las predicciones de simulaciones numéricas de nubes moleculares en caída global. Este proyecto aportará información clave para nuestra comprensión de la formación de los cúmulos estelares.

En este proyecto pretendemos abordar el estudio de la fragmentación de las nubes moleculares mediante la toma de observaciones y la comparación con simulaciones numéricas. El nivel de fragmentación en una muestra uniforme de núcleos densos masivos está escasamente estudiado desde un punto de vista observacional. Nuestro grupo cuenta con la muestra más uniforme y más completa recopilada hasta la fecha (Palau et al. 2013, 2014), y pretende hacer uso de ella para: i) mejorar la determinación del nivel de fragmentación en dicha muestra; ii) caracterizar por primera vez el papel de la turbulencia (por la recopilación de datos tanto interferométricos como de antena única), la gravedad (modelaje de densidad y temperatura en los núcelos densos de la muestra, Palau et al. 2014), y el campo magnético (mediante el uso de la red de telescopios Submillimeter Array, con cuyos expertos nuestro grupo colabora estrechamente). Este proyecto aportará un conocimiento clave en el campo de la formación de cúmulos estelares. El proyecto también hará uso y por tanto permitirá consolidar las técnicas de determinación del campo magnético a partir de observaciones de polarización a longitudes de onda submilimétricas (como el método de la "dispersión angular" , Girart et al. 2013), así como el desarrollo de simulaciones numéricas diseñadas específicamente para el estudio de la formación de cúmulos estelares y su comparación con las observaciones (Zamora-Avilés et al., in prep.).