NGC 2392 es una nebulosa planetaria en la constelación de Gérminis

En la imagen del día del Blog, hoy aparece la Nebulosa del Esquimal o del Payaso, NGC 2392, que forma un conjunto vistoso. Por su curiosa apariencia, que recuerda a la cara de una persona rodeada por una capucha, recibe también los nombres de Nebulosa Esquimal. Se encuentra, según autores, a unos 3000 o 5000 años-luz de la Tierra.

La edad de NGC 2392 se estima en unos 10.000 años, y está compuesta por dos lóbulos elípticos de materia saliendo de la estrella moribunda. Desde nuestra perspectiva, unos de los lóbulos está delante del otro.

Se cree que la forma de la nebulosa se debe a un anillo de material denso alrededor del ecuador de la estrella expulsado durante la fase de gigante roja. Este material denso es arrastrado a una velocidad de 115.000 km/h., impidiendo que el viento estelar, que posee una velocidad mucho mayor, empuje la materia a lo largo del ecuador. Por el contrario, este viento de gran velocidad (1,5 millones de km/h) barre material por encima y debajo de la estrella, formando burbujas alargadas. Estas burbujas, de 1 año luz de longitud y la mitad de anchura, tienen filamentos de materia más densa. No obstante, las líneas que van de dentro a afuera en el anillo exterior (en la capucha) no tienen todavía explicación, si bien su origen puede deberse a la colisión entre gases de baja y alta velocidad.

La Nebulosa del Esquimal fue descubierta por William Herschel  el 17 de enero de 1787.

                                                               La Nebulosa Reloj de Arena

Una nebulosa planetaria es una nebulosa de emisión consistente en una envoltura brillante en expansión de plasma y gas ionizado,  expulsada durante la fase de rama asintótica gigante que atraviesan las estrellas gogantes rojas  en los últimos momentos de sus vidas.

Las nebulosas planetarias son objetos de gran importancia en astronpmía,  debido a que desempeñan un papel crucial en la evolución química de las Galaxias,  devolviendo al medio interestelar metales pesados  y otros productos de la nucleosíntesis de las estrellas (como Carbono, Nitrógeno, xígeno, Calcio… y otros).  En galaxias lejanas, las nebulosas planetarias son los únicos objetos de los que se puede obtener información útil acerca de su composición química.

La gama y diseños de Nebulosas Planetarias es de muy amplio abanico y, en esa familia de Nubulosas podemos admirar y asombrarnos con algunas que, como la famosa Ojo de Gato (arriba), nos muestra una sinfonía de arquitectónica superpuesta que ni la mente del más avispado arquitecto habría podido soñar.

Una enana blanca es una pequeña y densa estrella que es el resultado final de la evolución de todas las estrellas (por el ejemplo el Sol), excepto las muy masivas. Según todos los estudios y observaciones, cálculos, modelos de simulación, etc., estas estrellas se forman cuando, al final de la vida de las estrellas medianas, agotan el combustible de fusión nuclear, se produce el colapso de sus núcleos estelares, y quedan expuestas, cuando las partes exteriores de la estrella son expulsadas al espacio interestelar formar una Nebulosa Planetaria. En el centro de la Nebulosa, queda denudo un puntito blanco que es, la estrella enana blanca.

El Núcleo se contrae bajo su propia gravedad hasta que, habiendo alcanzado un tamaño similar al de la Tierra , se ha vuelto tan densa (5 x 10 ^8 Kg/m3) que sólo evita su propio colapso por la preseión de degeneración de los electrones ( saben los electrones son fermiones que estando sometidos al Principio de exclusión de Pauli, no pueden ocupar niguno de ellos el mismo lugar de otro al tener el mismo número cuántico y, siendo así, cuando se juntan demasiado, se degeneran y comienzan una frenética carrera que, en su intensidad, , incluso frenar la implosión de una estrella -como es el caso de las enanas blancas).

Las enanas blancas se forman con muy altas temperaturas superficiales (por encima de los 10 000 K) debido al calor atrapados en ellas, y liberado por combustiones nucleares previas y por la intensa atracción gravitacional que sólo se ve frenada por la degeneración de los electrones que, finalmente, la estabilizan como estrella enana blanca.

tipo de estrellas, con el paso del tiempo, se enfrían gradualmente, volviéndose más débiles y rojas. Las enanas blancas pueden constituir el 30 por ciento de las estrellas de la vecindad solar, aunque debido a sus bajas luminosidades de 10 ^-3 – 10 ^-4 veces la del Sol, pasan desapercibidas. La máxima máxima posible de una enana blanca es de 1,44 masas solares, el límite de Shandrasekhar. Un objeto de masa mayor se contraería aún más y se convertiría en una estrella de neutrones o, de tener mucha masa, en un agujero negro.

Las enanas blancas son estrellas calientes y pequeñas, generalmente del tamaño de la Tierra, por lo que su luminosidad es muy baja. Se cree que las enanas blancas son los residuos presentes en el centro de las nebulosas planetarias. Dicho de otra manera, las enanas blancas son el núcleo de las estrellas de baja masa que quedan después de que la envoltura se ha convertido en una nebulosa planetaria.

El núcleo de una enana blanca consiste de material de electrones degenerados. Sin la posibilidad de tener nuevas reacciones nucleares, y probablemente después de haber perdido sus capas externas debido al viento solar y la expulsión de una nebulosa planetaria, la enana blanca se contrae debido a la fuerza de gravedad. La contracción hace que la densidad en el núcleo aumente hasta que se den las necesarias para tener un material de electrones degenerados. Este material genera presión de degeneración, el cual contrarresta la contracción gravitacional.

Al ser estudiadas más a fondo las propiedades de las enanas blancas se encontró que al aumentar su masa, su radio disminuye. A partir de esto es que se encuentra que hay un límite superior la masa de una enana blanca, el cual se encuentra alrededor de 1.4 masas solares (MS). Si la masa es superior a 1.4 MS la presión de degeneración del núcleo no es suficiente detener la contracción gravitacional. Este se llama el límite de Chandrasekhar.

Debido a la existencia de este límite es que las estrellas de entre 1.4 MS y 11 MS deben perder masa para poder convertirse en enanas blancas. Ya explicamos que dos medios de pérdida de masa son los vientos estelares y la expulsión de nebulosas planetarias. Sin embargo, existen otras posiblidades que se puedan dar en este tipo de estrellas que son muy densas. Por ejemplo, si cerca de alguna de ellas reside otra estrella que esté lo bastante cerca, la enana blanca, poco a poco, puede ir robándole masa a la estrela compañera hasta que, llegado a un punto, ella misma se recicla y se convierte en una estrella de Neutrones.

Después de que una estrella se ha convertido en enana blanca, lo más probable es que su destino sea enfriarse y perder brillo. Debido a que las enanas blancas tienen una baja luminosidad, pierden energía lentamente, por lo que pueden permanecer en etapa en el orden de años. Una vez que se enfrían, se vuelven rocas que se quedan vagando por el Universo. Este es el triste destino de nuestro Sol.

La detección de enanas blancas es difícil, ya que son objetos con un brillo muy débil. Por otro lado, hay ciertas diferencias en las enanas blancas según su masa. Las enanas blancas menos masivas sólo alcanzan a quemar hidrógeno en helio. Es decir, el núcleo de la estrella nunca se comprime lo suficiente como alcanzar la temperatura necesaria para quemar helio en carbono. Las enanas blancas más masivas sí llevan a cabo reacciones nucleares de elementos más pesados, es decir, en su núcleo podemos encontrar carbono y oxígeno.

Allá por el año 1908, siendo Chandrasekhar un avanzado estudiante de física, vivía en Madrás, en la Bahía de Bengala (En cuyo Puerto trabajó Ramanujan), y, estando en  aquella ciudad el célebre científico Arnold Sommerfeld, le pidió audiciencia y se pudo entrevistar con él que, le vino a decir que la física que estudiaba estaba pasada, que se estaban estudiando nuevos caminos de la física y, sobre todo, uno a cuya teoría se la llamaba mecánica cuántica que podía explicar el comportamiento de lo muy pequeño.

Cuando se despidieron Sommerfeld dio a Chandrasekhar la prueba de imprenta de un artículo técnico que acaba de escribir. Contenía una derivación de las leyes mecanocuánticas que gobiernan grandes conjuntos de electrones comprimidos en volúmenes pequeños, por ejemplo ( este caso) en una estrella enana blanca.

A partir de aquel artículo, Chandrasekhar buscó más información y estudió estos fenómenos estelares que desembocaban en enanas blancas. Este tipo de estrella habían descuibiertas por las astrónomos a través de sus telescopios. Lo misterioso de las enanas blancas era su densidad extraordinariamente alta de la materia en su interior, una densidad muchísimo mayor que la de cualquier otra cosa que los seres humanos hubieran encontrado antes. Chandrasekhar no tenía forma de saberlo cuando abrió un libro de Eddintong que versaba sobre la materia, pero la lucha por desvelar el misterio de alta densidad le obligaría fibnalmente a él y a Eddintong a afrontar la posibilidad de que las estrellas masivas, cuando mueren, pudieran contraerse para formar agujeros negros.

De las enanas blancas más conocidas y cercanas, tenemos a Sirio B. Sirio A y Sirio B son la sexta y la séptima estrellas en orden de proximidad a la Tierra, a 8,6 años-luz de distancia, y Sirio es la estrella más brillante en nuestro cielo. Sirio B orbita en torno a Sirio de la misma manera que lo hace la Tierra alrededor del Sol, pero Sirio B tarde 50 años en completar una órbita a Sirio y la Tierra 1 año al Sol.

Eddintong describía como habían estimado los astrónomos, a partir de observaciones con telescopios, la masa y la circunferencia de Sirio B. La masa era de 0,85 veces la masa del Sol; la circunferencia media 118.000 km. Esto significaba que la densidad media de Sirio B era de 61.000 gramos por centímetro cúbico, es decir 61.000 veces mayor que la densidad del agua. “Este argumento se conoce ya hace algunos años -nos decía Eddintong-” Sin embargo, la mayoría de los astrónomos de aquel tiempo, no se tomaban en serio tal densidad, Sin embargo, si hubieran conocido la verdad que conocemos: (Una masa de 1,05 soles, una circunferencia de 31.000 km y una densidad de 4 millones de gramos por cm3), la habrían considerado aún más absurda.

Arriba la famosa Nebulosa planetaria ojo de Gato que, en su centro luce una estrella enana blanca de energéticas radiaciones en el ultravioleta y que, a medida que se vaya enfriando, serán de rayos C y radio que, dentro de unos 100 millones de años vieja y fria, será más rojiza y se habrá convertido en un cadáver estelar.

Aquellos trabajos de Chandraskar y Eddintong desembocaron en un profundo conocimiento de las estrellas de neutrones y, se llego a saber el por qué conseguian el equilibrio que las estabilizaba a través de la salvación que, finalmente encontraban, en la mecánica cuántica, cuando los electrones degenerados por causa del Principio de esclusión de Pauli, no dejaban que la fuerza gravitatoria continuara el proceso de contracción de la estrella y así, quedaba estabilizada como estrella de neutrones.

De la misma manera, se repetía el proceso estrellas más masivas que, no pudiendo ser frenadas en su implosión gravitatoria por la degeneración de los electrones, sí que podia frenarse la Gravedad, mediante la degeneración de los Neutrones. Cuando esa estrella más masiva se contraía más y más, el Principio de exclusión de pauli que impide que los fermiones estén juntos, comenzaba su trabajo e impedía que los neutrones (que son fermiones), se juntaran más, entonces, como antes los electrones, se degeneraban y comenzaban a moverse con velocidades relativistas y, tan hecho, impedía, por sí mismo que la Gravedad consiguiera comprimir más la masa de la estrella que, de manera, quedaba convertida, finalmente, en una Estrella de Neutrones.

Al formarse la estrella de neutrones la estrella se colapsa hasta formar una esfera perfecta con un radio de tan solo unos 10 kilómetros. En este punto la presión neutrónica de Fermi resultante compensa la fuerza gravitatoria y estabiliza la estrella de neutrones. Apenas una cucharilla del material que conforma una estrella de neutrones tendría una masa superior a 5 x 10 ^12 kilogramos.

Los modelos de estrellas de neutrones que se han logrado construir utilizando las leyes físicas presentan varias capas. Las estrella de neutrones presentarían una corteza de hierro muy liso de, aproximadamente, un metro de espesor. Debajo de corteza, prácticamente todo el material está compuesto por núcleos y partículas atómicas fuertemente comprimidos formando un “cristal” sólido de materia nucleica.

Son objetos extremadamente pequeños u densos que surgen cuando estrellas masivas sufren una explosión supernova del II, el núculeo se colapsa bajo su propia gravedad y puede llegar hasta una densidad de 10 ^17 Kg/m3. Los electrones y los protones que están muy juntos se fusionan y forman neutrones. El resultado final consiste solo en neutrones, cuyo material, conforma la estrella del mismo . Con una masa poco mayor que la del Sol, tendría un diámetro de sólo 30 Km, y una densidad mucho mayor que la que habría en un terrón de azúcar con una masa igual a la de toda la humkanidad. Cuanto mayor es la masa de una estrella de neutrones, menor será su diámetro. Está compuesta por un interior de neutrones superfluidos (es decir, neutrones que se comportan como un fluido de viscosidad cero), rodeado por más o menos una corteza sólida de 1 km de grosor compuesta de elementos como el hierro. Los púlsares son estrellas de neutrones magnetizadas en rotación. Las binarias de rayos X masivas también se piensan que contienen estrellas de neutrones.

Todos aquellos argumentos sobre el comportamiento de las enanas blancas vinieron a desembocar en la paradoja de Edddintong que, en realidad, fue resuelta por el Joven Chandrasekhar en el año 1925 al leer un artículo de R.H. Fowler “Sobre la materia densa”. La solución residía en el fallo de las leyes de la física que utilizaba Eddintong. Dichas leyes debían ser reemplazadas por la nueva mecánica cuántica, que describía la presión en el interior de Sirio B y otras enanas blancas como debida no al calor sino a un fenómeno mecanocuántico : los movimientos degenerados de los electrones, también llamado degeneración electrónica.

La degeneración electrónica es algo muy parecido a la claustrofia humana. Cuando la materia es comprimida hasta una densidad 10.000 veces mayor que la de una roca, la nube de electrones en torno a cada uno de sus núcleos atómicos se hace 10.000 veces más condensada, Así, cada electrón queda confinado en una “celda” con un volumen 10.000 veces menor que el volumen en el que previamente podía moverse. Con tan poco espacio disponible, el electrón, como nos pasaría a cualquiera de nosotros, se siente incómodo, siente claustrofobia y comienza a agitarse de manera incontrolada, golpeando con enorme fuerza las paredes de las celdas adyacentes. Nada puede deternerlo, el electrón está obligado a ello por las leyes de la mecánica cuántica. Esto está producido por el Principio de esclusión de Pauli que impide que dos fermiones estén juntos, así que, fuerza es, la que finalmente posibilita que la estrella que se comprime más y más, quede finalmente, constituida estable como una enana blanca.

emilio silvera

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                    NGC 2392 es una nebulosa planetaria en la constelación de Gérminis

En la imagen del día del Blog, hoy aparece la Nebulosa del Esquimal o del Payaso, NGC 2392, que forma un conjunto vistoso. Por su curiosa apariencia, que recuerda a la cara de una persona rodeada por una capucha, recibe también los nombres de Nebulosa Esquimal. Se encuentra, según autores, a unos 3000 o 5000 años-luz de la Tierra.

La edad de NGC 2392 se estima en unos 10.000 años, y está compuesta por dos lóbulos elípticos de materia saliendo de la estrella moribunda. Desde nuestra perspectiva, unos de los lóbulos está delante del otro.

Se cree que la forma de la nebulosa se debe a un anillo de material denso alrededor del ecuador de la estrella expulsado durante la fase de gigante roja. Este material denso es arrastrado a una velocidad de 115.000 km/h., impidiendo que el viento estelar, que posee una velocidad mucho mayor, empuje la materia a lo largo del ecuador. Por el contrario, este viento de gran velocidad (1,5 millones de km/h) barre material por encima y debajo de la estrella, formando burbujas alargadas. Estas burbujas, de 1 año luz de longitud y la mitad de anchura, tienen filamentos de materia más densa. No obstante, las líneas que van de dentro a afuera en el anillo exterior (en la capucha) no tienen todavía explicación, si bien su origen puede deberse a la colisión entre gases de baja y alta velocidad.

La Nebulosa del Esquimal fue descubierta por William Herschel  el 17 de enero de 1787. 

                                                               La Nebulosa Reloj de Arena

Una nebulosa planetaria es una nebulosa de emisión consistente en una envoltura brillante en expansión de plasma y gas ionizado,  expulsada durante la fase de rama asintótica gigante que atraviesan las estrellas gogantes rojas  en los últimos momentos de sus vidas.

Las nebulosas planetarias son objetos de gran importancia en astronpmía,  debido a que desempeñan un papel crucial en la evolución química de las Galaxias,  devolviendo al medio interestelar metales pesados  y otros productos de la nucleosíntesis de las estrellas (como Carbono, Nitrógeno, xígeno, Calcio… y otros).  En galaxias lejanas, las nebulosas planetarias son los únicos objetos de los que se puede obtener información útil acerca de su composición química.

La gama y diseños de Nebulosas Planetarias es de muy amplio abanico y, en esa familia de Nubulosas podemos admirar y asombrarnos con algunas que, como la famosa Ojo de Gato (arriba), nos muestra una sinfonía de arquitectónica superpuesta que ni la mente del más avispado arquitecto habría podido soñar.

tipo de estrellas, con el paso del tiempo, se enfrían gradualmente, volviéndose más débiles y rojas. Las enanas blancas pueden constituir el 30 por ciento de las estrellas de la vecindad solar, aunque debido a sus bajas luminosidades de 10 ^-3 – 10 ^-4 veces la del Sol, pasan desapercibidas. La máxima máxima posible de una enana blanca es de 1,44 masas solares, el límite de Shandrasekhar. Un objeto de masa mayor se contraería aún más y se convertiría en una estrella de neutrones o, de tener mucha masa, en un agujero negro.

Debido a la existencia de este límite es que las estrellas de entre 1.4 MS y 11 MS deben perder masa para poder convertirse en enanas blancas. Ya explicamos que dos medios de pérdida de masa son los vientos estelares y la expulsión de nebulosas planetarias. Sin embargo, existen otras posiblidades que se puedan dar en este tipo de estrellas que son muy densas. Por ejemplo, si cerca de alguna de ellas reside otra estrella que esté lo bastante cerca, la enana blanca, poco a poco, puede ir robándole masa a la estrela compañera hasta que, llegado a un punto, ella misma se recicla y se convierte en una estrella de Neutrones.

La detección de enanas blancas es difícil, ya que son objetos con un brillo muy débil. Por otro lado, hay ciertas diferencias en las enanas blancas según su masa. Las enanas blancas menos masivas sólo alcanzan a quemar hidrógeno en helio. Es decir, el núcleo de la estrella nunca se comprime lo suficiente como alcanzar la temperatura necesaria para quemar helio en carbono. Las enanas blancas más masivas sí llevan a cabo reacciones nucleares de elementos más pesados, es decir, en su núcleo podemos encontrar carbono y oxígeno.

Allá por el año 1908, siendo Chandrasekhar un avanzado estudiante de física, vivía en Madrás, en la Bahía de Bengala (En cuyo Puerto trabajó Ramanujan), y, estando en  aquella ciudad el célebre científico Arnold Sommerfeld, le pidió audiciencia y se pudo entrevistar con él que, le vino a decir que la física que estudiaba estaba pasada, que se estaban estudiando nuevos caminos de la física y, sobre todo, uno a cuya teoría se la llamaba mecánica cuántica que podía explicar el comportamiento de lo muy pequeño.

A partir de aquel artículo, Chandrasekhar buscó más información y estudió estos fenómenos estelares que desembocaban en enanas blancas. Este tipo de estrella habían descuibiertas por las astrónomos a través de sus telescopios. Lo misterioso de las enanas blancas era su densidad extraordinariamente alta de la materia en su interior, una densidad muchísimo mayor que la de cualquier otra cosa que los seres humanos hubieran encontrado antes. Chandrasekhar no tenía forma de saberlo cuando abrió un libro de Eddintong que versaba sobre la materia, pero la lucha por desvelar el misterio de alta densidad le obligaría fibnalmente a él y a Eddintong a afrontar la posibilidad de que las estrellas masivas, cuando mueren, pudieran contraerse para formar agujeros negros.

Eddintong describía como habían estimado los astrónomos, a partir de observaciones con telescopios, la masa y la circunferencia de Sirio B. La masa era de 0,85 veces la masa del Sol; la circunferencia media 118.000 km. Esto significaba que la densidad media de Sirio B era de 61.000 gramos por centímetro cúbico, es decir 61.000 veces mayor que la densidad del agua. “Este argumento se conoce ya hace algunos años -nos decía Eddintong-” Sin embargo, la mayoría de los astrónomos de aquel tiempo, no se tomaban en serio tal densidad, Sin embargo, si hubieran conocido la verdad que conocemos: (Una masa de 1,05 soles, una circunferencia de 31.000 km y una densidad de 4 millones de gramos por cm3), la habrían considerado aún más absurda.

De la misma manera, se repetía el proceso estrellas más masivas que, no pudiendo ser frenadas en su implosión gravitatoria por la degeneración de los electrones, sí que podia frenarse la Gravedad, mediante la degeneración de los Neutrones. Cuando esa estrella más masiva se contraía más y más, el Principio de exclusión de pauli que impide que los fermiones estén juntos, comenzaba su trabajo e impedía que los neutrones (que son fermiones), se juntaran más, entonces, como antes los electrones, se degeneraban y comenzaban a moverse con velocidades relativistas y, tan hecho, impedía, por sí mismo que la Gravedad consiguiera comprimir más la masa de la estrella que, de manera, quedaba convertida, finalmente, en una Estrella de Neutrones.

Al formarse la estrella de neutrones la estrella se colapsa hasta formar una esfera perfecta con un radio de tan solo unos 10 kilómetros. En este punto la presión neutrónica de Fermi resultante compensa la fuerza gravitatoria y estabiliza la estrella de neutrones. Apenas una cucharilla del material que conforma una estrella de neutrones tendría una masa superior a 5 x 10 ^12 kilogramos.

Los modelos de estrellas de neutrones que se han logrado construir utilizando las leyes físicas presentan varias capas. Las estrella de neutrones presentarían una corteza de hierro muy liso de, aproximadamente, un metro de espesor. Debajo de corteza, prácticamente todo el material está compuesto por núcleos y partículas atómicas fuertemente comprimidos formando un “cristal” sólido de materia nucleica.

Son objetos extremadamente pequeños u densos que surgen cuando estrellas masivas sufren una explosión supernova del II, el núculeo se colapsa bajo su propia gravedad y puede llegar hasta una densidad de 10 ^17 Kg/m3. Los electrones y los protones que están muy juntos se fusionan y forman neutrones. El resultado final consiste solo en neutrones, cuyo material, conforma la estrella del mismo . Con una masa poco mayor que la del Sol, tendría un diámetro de sólo 30 Km, y una densidad mucho mayor que la que habría en un terrón de azúcar con una masa igual a la de toda la humkanidad. Cuanto mayor es la masa de una estrella de neutrones, menor será su diámetro. Está compuesta por un interior de neutrones superfluidos (es decir, neutrones que se comportan como un fluido de viscosidad cero), rodeado por más o menos una corteza sólida de 1 km de grosor compuesta de elementos como el hierro. Los púlsares son estrellas de neutrones magnetizadas en rotación. Las binarias de rayos X masivas también se piensan que contienen estrellas de neutrones.

La degeneración electrónica es algo muy parecido a la claustrofia humana. Cuando la materia es comprimida hasta una densidad 10.000 veces mayor que la de una roca, la nube de electrones en torno a cada uno de sus núcleos atómicos se hace 10.000 veces más condensada, Así, cada electrón queda confinado en una “celda” con un volumen 10.000 veces menor que el volumen en el que previamente podía moverse. Con tan poco espacio disponible, el electrón, como nos pasaría a cualquiera de nosotros, se siente incómodo, siente claustrofobia y comienza a agitarse de manera incontrolada, golpeando con enorme fuerza las paredes de las celdas adyacentes. Nada puede deternerlo, el electrón está obligado a ello por las leyes de la mecánica cuántica. Esto está producido por el Principio de esclusión de Pauli que impide que dos fermiones estén juntos, así que, fuerza es, la que finalmente posibilita que la estrella que se comprime más y más, quede finalmente, constituida estable como una enana blanca.

emilio silvera

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No pocas veces hemos hablado aquí de las Nebulosas, esas regiones del espacio inundadas de gas y polvo donde impulsadas por la fuerza de la gravedad surgen las estrellas nuevas masivas y cúmulos de estrellas nuevas que radian con violencia ionizando extensas regiones del espacio. También allí nacen los nuevos sistemas planetarios con mundos nuevos. En las nebulosas ocurren historias fascinantes que nos gustaría presenciar y que con atención estudian los astrónomos de todo el mundo con los más sofisticados aparatos que imaginarnos podamos. Hoy os trigo la Nebulosa de Orión y he tomado la fuente de Wikipedia que está bastante bien confeccionada y explica los principales pormenores que a esta Nebulosa le son atribuidos.

La nebulosa de Orión, también conocida como Messier 42, M42, o NGC 1976, es una nebulosa difusa situada al sur del Cinturón de Orión. Es una de las nebulosas más brillantes que existen, y puede ser observada a simple vista sobre el cielo nocturno. Está situada a 1.270±76 años luz de la Tierra, y posee un diámetro aproximado de 24 años luz. Algunos documentos se refieren a ella como la Gran Nebulosa de Orión, y los textos más antiguos la denominan Ensis, palabra latina que significa “espada”, nombre que también recibe la estrella Eta Orionis, que desde la Tierra se observa muy próxima a la nebulosa.

La nebulosa de Orión es uno de los objetos astronómicos más fotografiados, examinados, e investigados. De ella se ha obtenido información determinante acerca de la formación de estrellas y planetas a partir de nubes de polvo y gas en colisión. Los astrónomos han observado en sus entrañas discos protoplanetarios, enanas marrones, fuertes turbulencias en el movimiento de partículas de gas y efectos fotoionizantes cerca de estrellas muy masivas próximas a la nebulosa.

La nebulosa de Orión forma parte de una inmensa nube de gas y polvo llamada Nube de Orión, que se extiende por el centro de la constelación de Orión y que contiene también el anillo de Barnard, la nebulosa cabeza de caballo, la nebulosa de De Mairan, la nebulosa M78, y la nebulosa de la Flama. Se forman estrellas a lo largo de toda la nebulosa, desprendiendo gran cantidad de energía térmica, y por ello el espectro que predomina es el infrarrojo.

Cinturón de Orión o las Tres Marías. En la parte baja a la izquierda se deja ver la Cabeza de Caballo

La nebulosa de Orión es una de las pocas nebulosas que pueden observarse a simple vista, incluso en lugares con cierta contaminación lumínica. Se trata del punto luminoso situado en el centro de la región de la Espada (las tres estrellas situadas al sur del cinturón de Orión). A simple vista la nebulosa aparece borrosa, pero con telescopios sencillos, o simplemente con prismáticos, la nebulosa se observa con bastante nitidez.

Imagen panorámica del centro de la nebulosa de Orión, fotografiada por el Telescopio Hubble. La imagen abarca 2,5 años luz de lado a lado. El cúmulo del Trapecio se encuentra a la izquierda del centro. Crédito: NASA/ESA.

La nebulosa de Orión contiene un cúmulo abierto de reciente formación denominado cúmulo del Trapecio, debido al asterismo de sus cuatro estrellas principales. Dos de ellas pueden observarse como estrellas binarias en noches con poca perturbación atmosférica, efecto denominado seeing, lo que hace un total de seis estrellas. Las estrellas del cúmulo del Trapecio acaban de formarse, son muy jóvenes, y forman parte de un masivo cúmulo estelar con una masa calculada en 4.500 masas solares dentro de un radio de 2 parsecs llamado Cúmulo de la Nebulosa de Orión, una agrupación de aproximadamente 2.000 estrellas y con un diámetro de 20 años luz. Este cúmulo podría haber contenido hace 2 millones de años a varias estrellas fugitivas, entre ellas AE Aurigae, 53 Arietis, o Mu Columbae, las cuales se mueven en la actualidad a velocidades cercanas a los 100 km/s.

Los observadores se han percatado de que la nebulosa posee zonas verdosas, además de algunas regiones rojas y otras azuladas con tintes violetas. La tonalidad roja se explica por la emisión de una combinación de líneas de radiación del hidrógeno, Hα, con una longitud de onda de 656,3 nanómetros. El color azul-violeta es el reflejo de la radiación de las estrellas de tipo espectral O (muy luminosas y de colores azulados) sobre el centro de la nebulosa. El color verdoso supuso un auténtico quebradero de cabeza para los astrónomos durante buena parte de comienzos del siglo XX, ya que ninguna de las líneas espectrales conocidas podía explicar el fenómeno. Se especuló que estas líneas eran causadas por un elemento totalmente nuevo, y a dicho elemento teórico se le acuñó el nombre de “nebulium”. Más tarde, cuando ya se poseía mayor profundidad en el conocimiento de la física de los átomos, se llegó a la conclusión de que dicho espectro verdoso era causado por la transición de un electrón sobre un átomo de oxígeno doblemente ionizado. Sin embargo, este tipo de radiación es imposible de reproducir en los laboratorios, ya que depende de un medio con unas características concretas solo existentes en las entrañas del espacio.

En un cuento popular de la cultura maya se habla sobre una parte del cielo de la constelación de Orión, conocida como Xibalbá. En el centro de sus fogones tradicionales se hallaba una mancha muy emborronada generada por el fuego, que representaba la nebulosa de Orión. Se trata de una clara evidencia de que, antes de la invención del telescopio, los mayas ya detectaron sobre el cielo una superficie difusa que no se trataba simplemente de puntos luminosos como las estrellas. Esto es un hecho sorprendente, pues hasta bien entrado el siglo XVII no se hace la primera referencia astronómica a su nebulosidad, pues ni Ptolomeo en el Almagesto, ni Al Sufi en el Libro de las Estrellas Fijas se percataron de ella, a pesar de que sí mencionan otras nebulosas. Curiosamente, Galileo tampoco menciona absolutamente nada acerca de esta nebulosa, incluso habiendo realizado observaciones telescópicas en la posición donde se encuentra la nebulosa entre 1610 y 1617. A causa de todo esto, se ha especulado que el brillo de la nebulosa se ha incrementado al originarse estrellas muy luminosas desde entonces.

El descubrimiento de la nebulosa de Orión se le atribuye al astrónomo francés Nicolas-Claude Fabri de Peiresc, como indican sus escritos de 1610. Cysatus de Lucerna, un astrónomo jesuita, fue el primero en publicar un documento acerca de dichos escritos (aunque algo ambiguo) en un libro que trata sobre un cometa brillante, en 1618. En los años siguientes, varios astrónomos de prestigio descubrieron la nebulosa de forma independiente, incluido Christiaan Huygens en 1658, y cuyo borrador fue el primero en publicarse, concretamente en 1659. Charles Messier se percató de su existencia el 4 de marzo de 1769, observando de paso también tres de las estrellas del cúmulo del Trapecio, aunque el descubrimiento de estas tres estrellas se le atribuye a Galileo en el año 1617, a pesar de que no pudo observar la nebulosa (posiblemente debido al limitado campo de visión de su primitivo telescopio). Charles Messier publicó la primera edición de su catálogo de objetos astronómicos en 1774, aunque en 1771 ya estaba finalizado. La nebulosa de Orión fue designada por dicho catálogo como M42, por ser el objeto número 42 de dicha lista en ser descubierto. En 1865, la espectroscopia realizada por William Huggins confirmó el carácter gaseoso de la nebulosa. El 30 de septiembre de 1880, se publica la primera astrofotografía de la nebulosa de Orión, elaborada por Henry Draper.

En 1931, Robert J. Trumpler se percató de que las estrellas borrosas cercanas al Trapecio formaban un cúmulo, y fue el primero en denominar a dicho objeto con el nombre de cúmulo del Trapecio. Basándose en tipos espectrales y magnitudes, calculó una distancia de 1.800 años luz. Este valor arrojaba una cifra tres veces superior a la distancia aceptada en la época, pero es la que más se aproxima al valor actual.

En 1993, el Telescopio espacial Hubble observó por primera vez la nebulosa de Orión. Desde entonces, la nebulosa ha sido estudiada y examinada en profundidad en multitud de ocasiones, y las imágenes obtenidas se han utilizado para realizar un modelo detallado de la nebulosa en tres dimensiones. Se han observado y estudiado discos protoplanetarios alrededor de estrellas recién formadas, como también han sido estudiados los poderosos efectos destructivos de los altos niveles de energía ultravioleta provenientes de las estrellas más masivas.

En el año 2005, la Cámara avanzada para sondeos del Telescopio espacial Hubble tomó la imagen más detallada de la nebulosa que se ha obtenido. Para obtener la imagen, el telescopio tuvo que completar 104 órbitas, y capturar alrededor de 3.000 estrellas por debajo de la 23ª magnitud, incluidas varias enanas marrones y posibles enanas marrones binarias. Un año más tarde, un equipo de científicos del Telescopio espacial Hubble anunció la primera enana marrón binaria. Dicho sistema binario de enanas marrones se encuentra en la nebulosa de Orión y poseen aproximadamente masas de 0,054 masas solares y 0,034 masas solares respectivamente, con un periodo orbital de 9,8 días. Sorprendentemente, la enana marrón más masiva de las dos es también la menos luminosa.

Las imágenes ópticas revelan nubes de gas y polvo en la nebulosa de Orión. La imagen de infrarrojos (derecha) muestra las estrellas de formación reciente brillando en la nebulosa. Crédito: C. R. O’Dell-Universidad Vanderbilt, NASA/ ESA.

La nebulosa de Orión abarca una región de 10º en el cielo, y contiene nubes interestelares, cúmulos estelares, regiones H II, y nebulosas de reflexión.

La nebulosa forma una nube casi esférica, donde la densidad máxima se alcanza cerca del punto central. La temperatura máxima es de 10.000 K, pero cerca del borde exterior la temperatura decae drásticamente. Al contrario que la distribución de densidad, la nube posee velocidades y turbulencias muy diferentes en toda su extensión, sobre todo en los alrededores de la región central. Los movimientos relativos en el interior de la nube alcanzan velocidades de 10 km/s, mientras que las variaciones locales llegan a sobrepasar los 50 km/s.

El modelo astronómico actual de la nebulosa consiste en una región ionizada, con centro en Theta¹ Orionis C, la estrella responsable de la mayoría de la radiación ultravioleta, pues su emisión es cuatro veces más potente que la segunda estrella más brillante, Theta² Orionis A. Alrededor de esta región ionizada, se encuentra una nube de alta densidad de forma cóncava pero muy irregular, con aglomeraciones de gas en el exterior, las cuales conforman el perímetro de la Nube de Orión.

Los observadores han puesto nombre a varias facciones significativas de la nebulosa de Orión. A la senda oscura que se extiende desde el norte hacia la región brillante se le ha denominado la “Boca del Pez”. Las regiones iluminadas de ambos lados reciben el nombre de “Alas”. Existen también otros rasgos, tales como “La Espada”, “La Estocada” o “La Vela”

La nebulosa de Orión es un ejemplo de incubadora estelar, donde el polvo cósmico forma estrellas a medida que se van asociando debido a la atracción gravitatoria. Las observaciones de la nebulosa han mostrado aproximadamente 700 estrellas en diferentes etapas de formación.

Observaciones más recientes del Telescopio espacial Hubble han descubierto que la mayor concentración de discos protoplanetarios se encuentra precisamente en la nebulosa de Orión, revelando 150 de estos discos, y se considera que están en una fase de formación equivalente a las primera etapas de formación del sistema solar, lo que prueba que la formación de sistemas solares es muy común en el universo. Las estrellas se forman cuando el hidrógeno y otros elementos se acumulan en una región H II del espacio, donde se contraen debido a su propia gravedad. A medida que el gas se colapsa, el agrupamiento central atrae cada vez a más partículas, pues la masa va aumentando, hasta que el gas se calienta a una temperatura suficiente como para convertir la energía potencial gravitatoria en energía térmica. Si la temperatura continúa aumentando, se inicia un proceso de fusión nuclear, dando lugar a una protoestrella. Se dice que una protoestrella ha nacido cuando comienza a emitir suficiente energía radioactiva como para compensar su gravedad y frenar el colapso gravitatorio.

Normalmente, cuando la estrella comienza la fusión nuclear la nube de material se encuentra a una distancia considerable. Esta nube que rodea a la estrella es el disco protoplanetario de la protoestrella, del cual se podrán formar los planetas. Observaciones infrarrojas recientes muestran que las partículas de polvo de estos discos protoplanetarios están creciendo, por lo que están empezando a formar planetesimales.

Una vez que la protoestrella entra en la secuencia principal, se le clasifica como estrella. Aunque la mayoría de los discos protoplanetarios pueden formar planetas, las observaciones muestran que una intensa radiación estelar habría destruido cualquier disco protoplanetario que se formara cerca del grupo del Trapecio si estos discos tuvieran la misma edad que las estrellas de baja masa del cúmulo. Como se observa que los discos protoplanetarios se encuentran muy próximos al cúmulo del Trapecio, se deduce que las estrellas formadas por estos discos son mucho más jóvenes que el resto de estrellas del cúmulo.

                               Animación del Objeto Herbig-Haro 47. Se pueden observar choques de proa y choques de jet.

Efectos de los vientos estelares

Una vez formadas, las estrellas de la nebulosa emiten un flujo de partículas cargadas conocido como viento estelar. Las estrellas masivas (tipo OB) y las estrellas jóvenes poseen vientos estelares mucho más fuertes que los del Sol. Este viento forma ondas de choque cuando se encuentra con el gas de la nebulosa, dándoles forma. Las ondas de choque de los vientos estelares juegan un papel muy importante en la formación estelar, compactando las nubes de gas y creando densidades no homogéneas que conducen al colapso gravitatorio de la nube.

Objeto Herbig-Haro HH47. La escala indicada representa 1000 Unidades Astronómicas, equivalentes a unas 20 veces el tamaño de nuestro Sistema Solar.

Existen tres tipos diferentes de choques en la nebulosa de Orión. Muchos de ellos son objetos Herbig-Haro:

• Choques de proa (o Bow shock): son estacionarios y se forman cuando dos partículas de vapor colisionan entre sí. Se encuentran cerca de las estrellas más calientes de la nebulosa, donde la velocidad del viento estelar se estima en miles de kilómetros por segundo, y en las zonas exteriores de la nebulosa, donde las velocidades son de varias decenas de kilómetros por segundo. Los choques de proa también se pueden forman enfrente de los chorros estelares, donde el chorro expulsa partículas interestelares.
• Choques de jet: se forman a partir de los chorros de material surgido de las estrellas T Tauri de reciente formación. Estos vapores viajan a cientos de kilómetros por segundo, convirtiéndose en choques cuando impactan sobre cualquier gas estacionario.
• Choques deformados: son similares a los choques de proa. Se producen cuando los choques de jet impactan sobre gas moviéndose en contradirección.

La dinámica de los gases de la nebulosa de Orión es muy compleja, pero por lo general tienden a salir y a dirigirse hacia la Tierra. La gran superficie neutra que se encuentra detrás de la región ionizada se está contrayendo bajo su propia gravedad.

En todas las galaxias, incluida la Vía Láctea, se pueden encontrar nubes interestelares como la nebulosa de Orión. Se originan a partir de pequeños cúmulos de hidrógeno frío y neutro, mezclado con trazas de otros elementos. Estas nebulosas pueden contener cientos de miles de masas solares y pueden medir varios centenares de años luz. Las fuerzas de gravedad que podrían obligar a la nube a que se colapse son muy pequeñas, y están igualadas debido a la poca presión que ejerce el gas en la nube.

Es posible que, debido a colisiones con un brazo espiral o a interacciones con ondas de choque emitidas por supernovas, los átomos precipiten en moléculas más pesadas, formando H₂ o CO entre otras muchas moléculas, lo que da lugar a una nube molecular. Este es el primer paso para la formación de estrellas en la nube, que se producirán en un período de 10-30 millones de años, ya que la región debe pasar por la inestabilidad de Jeans y el gas desestabilizado se colapsa creando discos. El disco se concentra en el núcleo para formar una estrella, que podría estar rodeada por un disco protoplanetario. Este es el estado actual de la nebulosa, con estrellas todavía formándose a partir de nubes moleculares colapsadas. Las estrellas más jóvenes y brillantes que podemos observar en la nebulosa de Orión tienen menos de 300.000 años,y la más brillante de todas apenas 10.000 años.

Algunas de estas estrellas colapsadas pueden llegar a ser muy masivas, y pueden emitir grandes cantidades de radiación ultravioleta ionizante. Un ejemplo de esto se puede observar en el cúmulo del Trapecio: con el tiempo la luz ultravioleta proveniente de las estrellas masivas del centro de la nebulosa puede expulsar el gas y polvo que la rodea en un proceso denominado fotoevaporación. Este proceso es el responsable de crear la cavidad interior de la nebulosa, permitiendo así que las estrellas del núcleo sean visibles desde la Tierra^. La más grande de estas estrellas tiene una vida muy corta y evolucionará convirtiéndose en una supernova.

Dentro de aproximadamente 100.000 años, la mayor parte del gas y del polvo será expulsado. El material que quede sin expulsar formará un cúmulo abierto joven, un cúmulo brillante y estrellas jóvenes rodeadas de tenues filamentos del antiguo cúmulo. Las Pléyades son un ejemplo conocido de un cúmulo abierto de este tipo.

Hasta aquí amigos el repaso a la Nebulosa de Orión y a todo lo que a ella está unido que es más de lo que a simple vista parece. En lugares como este nacen los mundos nuevos que orbitan estrellas como nuestro Sol y parecidas y, si el azar los sitúa en la zona habitable… ¿Quién sabe?

Publica: emilio silvera

Como digo al principio, la Fuente: Wikipedia.

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