25 Jul ¿Qué son las Nebulosas?
Las nebulosas son algunos de los objetos más impresionantes del Universo. Con sus múltiples formas y colores pueden parecer majestuosas obras de arte de un creador cósmico, pero, ¿qué son exactamente?
Las nebulosas son nubes gigantes de gas y polvo en el espacio y se asocian comúnmente con dos partes del ciclo de vida de las estrellas:
- Pueden ser guarderías de formación de nuevas estrellas bebé.
- o pueden marcar el lugar en el que han muerto las estrellas.
No todas las nebulosas son iguales, y sus diferentes apariencias nos dicen lo que sucede a su alrededor.
El medio Interestelar
El hidrógeno y helio creados durante el Big Bang, enriquecidos con elementos más pesados de la fusión nuclear de las siguientes generaciones de estrellas, conformaron el medio interestelar.
El medio interestelar está bañado en la radiación de las estrellas, los campos magnéticos y las partículas de rayos cósmicos, y tiene una temperatura promedio de ~1,000,000 Kelvin (K).
Las partículas de polvo interestelar son extremadamente pequeñas, generalmente de menos de una milésima (1/1000a) de milímetro de diámetro, y están compuestas principalmente de H, C, O, Si, Mg y Fe en forma de silicatos, grafito, hielos, metales y compuestos orgánicos.
El tamaño de los granos de polvo es el mismo que la longitud de onda de la parte azul del espectro visible; por lo tanto, los granos de polvo dispersan la luz azul.
Dado que la luz que llega a la Tierra desde objetos distantes carece de las longitudes de onda del azul, ya que ha sido dispersada por el polvo interestelar, la luz transmitida resultante parece más roja de lo que realmente es. Esto se llama enrojecimiento interestelar.
Las partículas de polvo también absorben la luz incidente, se calientan y emiten en el infrarrojo, lo que provoca la atenuación de la luz de las estrellas. Esto se llama extinción interestelar y atenúa la luz de los objetos del cielo profundo.
Tipos de nebulosas
Las nebulosas son aglomeraciones densas de gas y polvo interestelar. Pueden ser difusas o de absorción (oscuras). Dentro de las difusas, se encuentran las nebulosas de emisión y reflexión.
Nebulosas de emisión
Una nebulosa de emisión es una región de gas hidrógeno que produce un espectro de emisión debido a la energía que ha sido absorbida por una o más estrellas luminosas calientes que excitan el gas y lo ionizan.
Los compuestos químicos dentro de las nubes de gas responden a esta ionización brillando en diferentes colores. Se comportan de manera parecida a las luces de neón, cuyo gas es ionizado por una corriente eléctrica, emitiendo su color rojizo característico.
La radiación ultravioleta (UV) de las estrellas calientes masivas ioniza el hidrógeno, expulsando electrones de los átomos de hidrógeno, mediante el proceso de foto-ionización.
Los electrones libres se combinan con protones, formando átomos de hidrógeno y produciendo una serie característica de líneas de emisión a medida que caen en cascada a través de los niveles de energía de los átomos.
La radiación visible en estas líneas de emisión es la responsable de los hermosos resplandores de color rojizo de estas nebulosas.
Estas regiones de gas hidrógeno ionizado (llamadas regiones HII) tienen temperaturas típicas de ~10.000 – 20.000 K y una densidad de ~10 átomos/cm3.
La enorme nebulosa de Norteamerica (NGC 7000) y la más pequeña y tenue nebulosa del Pelícano (IC 5067/5070) son nebulosas de emisión en la constelación del Cisne y se encuentran respectivamente a 1.600 y 4.000 años luz de distancia.
El intrincado borde este de México y América Central se conoce como el Muro del Cisne, una región de gas caliente, polvo y estrellas jóvenes. Obviamente, el Golfo de México no es un golfo real, y tampoco es «un agujero en el cielo»: es nebulosa oscura.
Nebulosas de reflexión
Una nebulosa que se compone principalmente de polvo interestelar frío que refleja y dispersa la luz de las estrellas cercanas se llama nebulosa de reflexión.
Por lo general, son azules porque la dispersión es más eficiente para la luz azul por las partículas de polvo.
Se comportan de la misma manera que una farola que ilumina la niebla a su alrededor por la noche. Esta niebla refleja la luz de la farola de la misma manera que una nebulosa de reflexión refleja la luz de las estrellas cercanas.
La Nebulosa Cabeza de Bruja es una nebulosa de reflexión asociada con la estrella Rigel que se parece sospechosamente a una anciana de cuento de hadas.
Conocida como IC 2118 en la constelación de Orión, la Nebulosa Cabeza de Bruja brilla principalmente por la luz reflejada por la estrella Rigel.
El color azulado de esta nebulosa se debe no solo al color azul de su estrella, sino también a que los granos de polvo reflejan la luz azul de manera más eficiente que la roja.
Un proceso físico similar hace que el cielo diurno de la Tierra se vea azul.
Nebulosas de absorción (oscuras)
Las nebulosas de absorción son físicamente muy similares a las nebulosas de reflexión y se ven diferentes solo por la geometría de la nube de polvo, la fuente de luz y la Tierra.
Contienen un polvo tan espeso, que no podemos ver la luz de las estrellas jóvenes brillar a través de ellas porque la bloquean.
Se comportan de la misma manera que una nube de humo espeso alrededor de una farola por la noche: el humo bloquea la luz de la farola, del mismo modo que el polvo de la nebulosa oscura bloquea la luz de las estrellas detrás de ella.
LDN 43 es una nebulosa oscura que tiene un parecido asombroso con un gran murciélago cósmico que vuela entre las estrellas en una oscura noche de Halloween.
Ubicada a unos 1.400 años luz de distancia en la constelación de Ofiuco, esta nube molecular es lo suficientemente densa como para bloquear la luz no solo de las estrellas de fondo, sino también de las volutas de gas iluminadas por la cercana nebulosa de reflexión LBN 7.
Nebulosas planetarias
Las Nebulosas planetarias son un caso particular de nebulosas de emisión, compuestas por capas de gas ionizado expulsado por estrellas gigantes rojas de avanzada edad.
Debería haber hablado de ellas en el capítulo de nebulosas de emisión, pero puesto que su origen es muy diferente y dan lugar a formas y colores muy llamativos, se merecen un capítulo aparte.
Una nebulosa planetaria es una región de gas y polvo cósmico formada a partir de las capas exteriores desechadas por una estrella moribunda.
Cuando las estrellas con una masa intermedia (más del 80% de la masa del Sol, pero menos de ocho veces su masa) mueren, se expanden para formar gigantes rojas.
La estrella moribunda continua expulsando gas, mientras que simultáneamente el núcleo restante se contrae y vuelve a irradiar energía.
Esta energía hace que el gas expulsado se ionice, lo que significa que los átomos y las moléculas del gas se cargan eléctricamente y comienzan a emitir luz. El gas resplandeciente desechado por la estrella moribunda se conoce como nebulosa planetaria.
Una clasificación histórica errónea
Por lo tanto, las nebulosas planetarias se clasifican como nebulosas de emisión y, a pesar de su nombre, no tienen nada que ver con los planetas.
El nombre de nebulosa planetaria deriva de una clasificación histórica errónea: Hace 250 años, los astrónomos pensaron que estaban viendo planetas gaseosos cuando observaron el colorido espectáculo de estas nebulosas a través de sus modestos telescopios y así las llamaron nebulosas planetarias.
Las nebulosas planetarias solo duran unos 20.000 años, lo que las convierte en una parte muy breve del ciclo de vida estelar.
En la constelación de Escorpio y a unos 3.800 años luz de la Tierra, NGC 6302 o nebulosa de la mariposa, es una de las nebulosas planetarias más complejas que se conocen.
Su espectro muestra que su estrella central es uno de los objetos más calientes del Universo, con una temperatura superior a 200.000 grados kelvin.
Tres imágenes de 3 x 1
Las nebulosas de emisión, reflexión y absorción a menudo se ven las tres dentro del mismo campo de visión.
Estos son tres ejemplos de imágenes en las que aparecen los tres tipos de nebulosas en el mismo campo de visión:
NGC 6559
NGC 6559 es una nebulosa de emisión de color rojo brillante, que también contiene una gran región de nebulosas de reflexión que rodea a las dos estrellas jóvenes y calientes ubicadas en la parte inferior izquierda de la imagen.
Esta región del cielo incluye brillantes nubes rojas casi compuestas en su totalidad de gas de hidrógeno, regiones azules en las que la luz de las estrellas es reflejada por las diminutas partículas de polvo y también regiones oscuras donde el polvo es grueso y opaco.
Nebulosa cabeza de caballo (Barnard 33)
La Nebulosa Cabeza de Caballo, también conocida como Barnard 33, aparece recortada contra un resplandor de fondo de nebulosas de emisión en este nítido paisaje celeste cósmico.
Con unos cinco años luz de tamaño, la Cabeza de Caballo se encuentra a unos 1.500 años luz de distancia en la constelación de Orión, dentro del complejo de nubes moleculares fértiles de la región.
La extensión de polvo oscuro que forma esta nebulosa tiene una forma reconocible desde nuestra perspectiva en la Tierra solo por casualidad.
Nebulosa Trífida (M20)
La Nebulosa Trífida, también conocida como M20, es visible con binoculares hacia la constelación de Sagitario. Los procesos energéticos de formación estelar crean no solo los colores sino también el caos.
El gas de color rojo brillante forma una nebulosa de emisión, resultado de la luz estelar de alta energía que ioniza el gas de hidrógeno interestelar.
Los filamentos de polvo oscuro que entrelazan a M20 forman una nebulosa oscura y se originaron en las atmósferas de estrellas gigantes frías y en los desechos de las explosiones de supernovas.
Todavía se está investigando qué estrellas jóvenes y brillantes iluminan la nebulosa de reflexión azul.
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