La sonda espacial Pioneer 10 fue lanzada el 3 de marzo de 1972. Después de un viaje por nuestro sistema solar, entró en el espacio profundo, en una trayectoria que lo llevará a Aldebarán, una estrella ubicada en la constelación de Tauro. ¿Qué encontrará el Pioneer 10 cuando realice su viaje de dos millones de años a través del espacio interestelar? ¿Nada? ¿Evitar? ¿Completa negrura?
En realidad, el gran vacío que existe entre el Sol y Aldebarán no es vacío en absoluto. Está lleno de polvo y gases lo que los astrónomos llaman materia interestelar. Algunas veces, esta materia interestelar se recolecta de tal manera que es visible para los observadores terrestres, ya sea como una nube brillante o como una silueta oscura sobre un fondo más claro. Estas nubes son nebulosas. Una sola nube de este tipo es una nebulosa, que en latín significa "niebla" o "nube".
Hasta el siglo XX, Los astrónomos usaron el término nebulosa para describir cualquier resplandor, objeto similar a una nube observado desde la Tierra. Los telescopios del día revelaron muy pocos detalles sobre estos objetos, pero los astrónomos pudieron ver lo suficiente como para saber que estas nebulosas tenían diferentes formas. Algunos fueron llamados nebulosas espirales ; otros fueron llamados nebulosas elípticas . Luego, en la década de 1920, El astrónomo estadounidense Edwin Powell Hubble, usando el telescopio más poderoso de su época, descubrió que muchos de los objetos que se creía que eran vagos, las nubes indistintas eran de hecho galaxias. Específicamente, observó que la nebulosa espiral de Andrómeda era en realidad una galaxia espiral.
Hoy dia, Los astrónomos saben que las galaxias y nebulosas son objetos únicos con características diferentes. Sin embargo, esta distinción por sí sola no es suficiente para explicar completamente qué son las nebulosas y cómo funcionan. Este artículo irá más allá de la definición fundamental para proporcionar una descripción más completa de las nebulosas:qué son, de qué están hechos, dónde se encuentran y qué hacen. Nuestro primer paso es comprender el lugar de una nebulosa en el gran diseño del universo.
Contenido
Para comprender el lugar de las nebulosas en el universo, es útil pensar como un astrónomo. Los astrónomos dan sentido al universo organizándolo en una serie de niveles "anidados". Nebulosas que son objetos enormes por derecho propio, ocupar un nivel en el medio de esta jerarquía. Esta es la secuencia:los supercúmulos forman el nivel superior, seguido de grupos, galaxias, nebulosas sistemas estelares, estrellas, planetas y lunas. Veamos brevemente cada uno, utilizando la siguiente ilustración como guía.
Finalmente, a un nivel de la jerarquía cósmica que es difícil de mostrar en nuestra escala, tenemos planetas y lunas - meras motas comparadas con nebulosas. Asteroides cometas y meteoroides son aún más pequeños, que varían en tamaño desde pequeñas lunas hasta grandes rocas.
Ahora que tenemos una escala con la que trabajar, Examinemos los diferentes tipos de nebulosas con mayor detalle.
Los astrónomos generalmente clasifican las nebulosas en dos categorías amplias: brillante y oscuro . Las nebulosas brillantes están lo suficientemente cerca de las estrellas cercanas como para brillar, aunque el método en el que producen ese brillo depende de dos factores. El primero es la proximidad de una nebulosa a la estrella, y el segundo es la temperatura de la estrella. Cuando una nebulosa está muy cerca de una estrella caliente, puede absorber grandes cantidades de radiación ultravioleta. Esto calienta el gas a aproximadamente 10, 000 Kelvin (9, 726 grados Celsius o 17, 540 grados Fahrenheit). A temperaturas tan extremas, el gas hidrógeno se excita y se ilumina con una luz fluorescente. Los astrónomos se refieren a este tipo de nebulosa como una nebulosa de emisión . La Gran Nebulosa de Orión (M42) es una nebulosa de emisión clásica.
Algunas veces, una nebulosa está más lejos de una estrella o la estrella no está tan caliente. En este caso, el polvo de la nube nebular refleja la luz, muy parecido a la plata deslustrada que refleja la luz de las velas. La mayoría de las nebulosas de reflexión adquieren un color azulado porque las partículas dispersan preferentemente la luz azul. Unos pocos, sin embargo, reflejan fuertemente la luz de la estrella que los ilumina. El cúmulo de estrellas de las Pléyades en Tauro contiene varias nebulosas reflectantes.
Las nebulosas oscuras no están lo suficientemente cerca de las estrellas para ser iluminadas. Son visibles solo cuando algo
más brillante - un cúmulo de estrellas, por ejemplo, proporciona un telón de fondo. Algunas veces, las nebulosas oscuras aparecen como carriles, callejones o glóbulos dentro de nebulosas brillantes. La Nebulosa Trífida es una nebulosa de emisión de color rojo brillante que parece estar dividida en tres regiones por callejones de polvo oscuro. La Nebulosa Cabeza de Caballo en Orión también es una nebulosa oscura, al igual que la gran banda oscura que divide la Vía Láctea en dos a lo largo de su longitud.
Cortesía de NASA y STScI
La Nebulosa Cabeza de Caballo es una nebulosa oscura ubicada en Orión. Es visible solo porque se encuentra sobre un fondo más claro.
Además de clasificarse como brillante u oscuro, las nebulosas también reciben nombres. Charles Messier, un astrónomo francés, comenzó a catalogar objetos no estelares en el siglo XVIII. En lugar de usar nombres, usó números. El primer objeto que enumeró fue la Nebulosa del Cangrejo en Tauro, que él designó Messier-1, o M-1. Él designó la Nebulosa del Anillo M-57. Las galaxias también hicieron su lista. La galaxia de Andrómeda, el objeto número 31 que registró, se convirtió en M-31. En el siglo 19, Los astrónomos aficionados dieron nombres comunes a casi todos los objetos Messier, según su apariencia. Así es como nombres como la nebulosa con mancuernas, la Nebulosa Cabeza de Caballo y la Nebulosa Búho entraron en el léxico astronómico. Algunas nebulosas como la nebulosa de Orión, recibió el nombre de la constelación de la que parecen ser parte.
Pocos nombres sin embargo, insinúan el papel vital que juegan las nebulosas en el cosmos. En la página siguiente, Aprenderemos que las nebulosas hacen más que brillar bellamente en el cielo nocturno.
El esquema de clasificación descrito anteriormente, si bien es útil, parece implicar que una nebulosa es constante e inmutable, existiendo en un estado para siempre. Este no es el caso. Las diversas nebulosas brillantes y oscuras representan en realidad diferentes etapas de la evolución estelar. Examinemos este proceso evolutivo para comprender cómo las nebulosas actúan como cuna de formación estelar.
Nebulosas oscuras:se plantan semillas
Ya sabemos que las nebulosas son nubes de baja densidad. También sabemos, intuitivamente, que las estrellas son objetos muy densos. Si una nebulosa va a actuar como lugar de nacimiento de estrellas, luego, sus materiales básicos - partículas de polvo e hidrógeno y gas helio - deben juntarse y comprimirse en una "bola" de materia relativamente pequeña. Como resulta, este proceso de condensación ocurre en varias regiones a lo largo de nebulosas oscuras ( nebulosas de reflexión , así como, que en realidad no son más que nebulosas oscuras que reflejan la luz de las estrellas cercanas).
La gravedad es la fuerza que impulsa la condensación. Como una bola de polvo y gas se contrae bajo su propia gravedad, comienza a encogerse y su núcleo comienza a colapsar cada vez más rápido. Esto hace que el núcleo se caliente y gire. En este punto, el material condensado se llama protoestrella . Una nebulosa puede tener muchas protoestrellas, cada uno de los cuales está destinado a ser un sistema estelar individual.
Algunas protoestrellas tienen menos masa que nuestro sol. Son tan pequeños que no pueden iniciar las reacciones termonucleares tan típicas de las estrellas. Aún así, Estos objetos pueden brillar tenuemente porque la fuerza de la gravedad hace que sigan encogiéndose, que libera energía en el proceso. Los astrónomos etiquetan estos objetos enanas marrones como una forma de describir su pequeño tamaño y su producción de energía relativamente insignificante.
Otras protoestrellas son más grandes, muchas veces más masivo que nuestro propio sol. Estas grandes protoestrellas continúan contrayéndose, pero en lugar de producir calor solo por contracción, comienzan a convertir el hidrógeno en helio en un proceso conocido como fusión termonuclear . En este punto, la fase de protoestrella termina y comienza a formarse una verdadera estrella. Alrededor hay una nube giratoria de polvo y gas residual, el mismo material que puede acumularse, durante miles de millones de años, un sistema de planetas y lunas.
Nebulosas de emisión:Ha nacido una estrella
Cuando una protoestrella se convierte en un objeto auto-radiante, alimentado por sus propias reacciones termonucleares, se convierte en una verdadera estrella. Si es lo suficientemente masivo una estrella puede ionizar el material nebular, produciendo un área de fluorescencia a su alrededor. La nebulosa oscura ahora brillando, se convierte en una nebulosa de emisión.
Una sola nebulosa de emisión puede llenarse con numerosas estrellas recién nacidas. Un buen ejemplo es la Nebulosa del Cono, en Monoceros el Unicornio, un área de formación estelar activa. La Nebulosa del Cono es parte de una enorme nube de gas hidrógeno que alberga muchas estrellas nuevas, que varían drásticamente en brillo porque muchos todavía están envueltos en nubes y polvo. La estrella más brillante asociada con la Nebulosa del Cono es S Monocerotos.
Cortesía de NASA y STScI
La Nebulosa del Cono es en realidad solo una pequeña porción de una nube nebular mucho más grande.
Las nebulosas también pueden marcar el sitio de la desaparición de una estrella. En la página siguiente, veremos cómo puede suceder eso.
Hay dos tipos de nebulosas brillantes que están asociadas, no con nacimiento de estrellas, pero con muerte de estrella. El primero de estos son nebulosas planetarias , llamados así porque son objetos redondos que se asemejan a planetas. Una nebulosa planetaria es la atmósfera exterior separada de una estrella gigante roja, que es una de las etapas finales del ciclo de vida de una estrella de tamaño mediano. Así es como llegan a ser las nebulosas planetarias:
Un buen ejemplo de nebulosa planetaria es la nebulosa esquimal, que se encuentra a unos 5, 000 años luz de la Tierra en la constelación de Géminis. Descubierto por William Herschel en 1787, la nebulosa recibe su nombre porque, cuando se ve a través de telescopios terrestres, parece un rostro rodeado por una parka de piel. La parka es en realidad un anillo de material que sale de un estrella moribunda.
Si una estrella es lo suficientemente masiva, no muere como un gigante rojo, sino como una supernova. A supernova ocurre cuando una estrella explota y arroja la mayor parte de su material al espacio. Cuando una supernova involucra un binario, o sistema de dos estrellas, es conocido como Supernova tipo 1 . Cuando una supernova involucra a una estrella solitaria, es conocido como Supernova tipo 2 .
En las supernovas de tipo 1, una estrella en el sistema binario es una enana blanca, una estrella moribunda que ha consumido casi todo su hidrógeno. La enana blanca extrae material de las capas exteriores de su estrella compañera. Este material arde en las regiones exteriores del enano, haciendo que su núcleo se caliente a temperaturas extremas. Mientras la enana blanca se consume en una reacción descontrolada, explota, expulsando sus restos en una vasta nube:una nebulosa. De media, una supernova de tipo 1 ocurre en una galaxia una vez cada 140 años [fuente:Ronan].
Las supernovas de tipo 2 ocurren con mayor frecuencia, quizás una vez cada 91 años en una galaxia [fuente:Ronan]. En una supernova de tipo 2, una sola estrella experimenta un colapso repentino. El núcleo de una estrella de este tipo se vuelve enormemente denso:una bola de neutrones muy compacta. A medida que el resto del material de la estrella cae hacia adentro por su propio peso, golpea el núcleo con tal fuerza que "rebota" hacia afuera nuevamente en una magnífica explosión. Esta explosión forma una nebulosa visible que se puede observar fácilmente desde la Tierra.
La supernova de Tipo 2 mejor estudiada es la Nebulosa del Cangrejo, descubierto en 1054 d.C. por astrónomos chinos y árabes, que creían que estaban mirando una nueva estrella. La "estrella" se volvió más brillante durante varias semanas y, en julio se pudo observar durante 23 días incluso durante el día. Permaneció visible a simple vista durante unos dos años. La supernova SN1987A, en la Gran Nube de Magallanes, es otra supernova de Tipo 2 que explotó en 1987. Su nebulosa se expandió al diámetro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol - 300 millones de kilómetros - en solo 10 horas [fuente:Ronan].
Podría pensar que tales descubrimientos son raros, pero como veremos en la siguiente sección, Los astrónomos continúan encontrando nuevas nebulosas y descubriendo cosas nuevas sobre las nebulosas que se han estudiado durante años.
Cortesía de NASA y STScI
La Nebulosa del Cangrejo es un remanente de supernova de Tipo 2 en la constelación de Tauro.
Los científicos continúan ampliando su comprensión incluso de las nebulosas estudiadas durante mucho tiempo. La mayoría de estos avances se deben a mejoras en los telescopios y otras tecnologías de observación. El telescopio Hubble ha revelado un gran detalle sobre las nebulosas. En 2005, el telescopio espacial capturó la vista más detallada de la Nebulosa del Cangrejo en una de las imágenes más grandes jamás reunidas por el observatorio. Y en 2006, el Telescopio Spitzer (lanzado en 2003 como el Telescopio Infrarrojo Espacial) recopiló datos nunca antes vistos sobre la Nebulosa de Orión.
El ojo infrarrojo de Spitzer encontró unos 2, 300 discos de material formador de planetas que eran demasiado pequeños o distantes para ser vistos por la mayoría de los telescopios tradicionales que escanean Orión en el rango visible del espectro electromagnético. Spitzer también reveló alrededor de 200 estrellas "bebés" que aún no habían desarrollado ningún disco planetario [fuente:Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA].
Estas son las maravillas que pueden encontrar sondas espaciales como la Pioneer 10 mientras viajan por la galaxia. Exploradores espaciales, sin embargo, puede que nunca disfrutes de una visión de primera mano de las nebulosas. Orión, la fábrica estelar más cercana a nuestro planeta natal, se sienta alrededor de 1, 450 años luz de la Tierra.
Para obtener más información sobre las nebulosas, astronomía y temas relacionados, eche un vistazo a los enlaces de la página siguiente.
El descubrimiento de discos formadores de planetas en la Nebulosa de Orión tiene enormes implicaciones. Más que nunca, Los astrónomos creen que otro sistema estelar como nuestro sistema solar puede albergar un planeta análogo a la Tierra, uno que tenga las condiciones adecuadas para sustentar la vida tal como la conocemos. En febrero de 2008, los astrónomos pueden incluso haber encontrado un sistema, ubicado 5, 000 años luz a través de la galaxia, que podría ser un candidato. El sistema contiene una estrella rojiza de aproximadamente la mitad de la masa de nuestro sol, así como dos planetas gigantes gaseosos que se asemejan a Júpiter y Saturno. Aunque los astrónomos no pudieron observar un análogo de la Tierra, creen que podría existir en una órbita interior mucho más cercana a la estrella. Y tales sistemas estelares no son raros. Puede haber cientos miles o millones de estos sistemas se extienden por los confines del cosmos. [fuente:The New York Times]
Publicado originalmente:18 de junio de 2008
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Fuentes
