3 Novedades De Las Nebulosas y su Clasificación En el Cosmos

Las regiones que se ubican en el medio interestelar y que están constituidas por gases, son llamadas Nebulosas. Los principales gases que abundan en las mismas, son el hidrógeno y el helio. Sin embargo, no son los únicos elementos que conforman estos fenómenos del Universo. Además de ellos, otros componentes químicos en forma de polvo cósmico constituyen a este cuerpo cósmico.

La especial relevancia que tienen las nebulosas, a nivel cosmológico y notable, es que la mayoría de ellas son los lugares de donde se originan las estrellas. Esto se debe a los fenómenos de condensación y también a la agregación de la materia. Existen también otras ocasiones en las que se trata de los restos de estrellas ya extintas o en están en una pronta extinción.

Las estrellas jóvenes se asocian mucho con las nebulosas. Éstas se ubican principalmente en los discos de las galaxias con forma de espirales. Además también se pueden localizar en cualquier zona de las galaxias que tienen forma irregular. Sin embargo, es de destacar que las nebulosas no suelen ser encontradas en galaxias que tienen formas elípticas. Esto se debe a que estas apenas poseen fenómenos de formación estelar y están dominadas por estrellas muy viejas.

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Lo más extremo que se ha visto, con respecto a una galaxia en la que muchas nebulosas presentan intensos episodios de formación estelar, ha sido el caso de la denominada galaxia Starburst.  Es interesante recordar que mucho antes de haber sido inventado el telescopio, se le denominaba «nebulosa» a cada uno de los objetos celestes que tenían apariencia difusa. Es por este motivo, que en ocasiones a las galaxias también se les llaman de forma indebida como nebulosas.

Por otra parte, es necesario mencionar la diferencia. Las nebulosas están conformadas por gases, sin embargo las galaxias poseen además otros componentes. Las galaxias son el conjunto de miles de millones de estrellas en el espacio, gas y polvo, unidos por la gravedad. Hay unas galaxias que son parecidas a las nebulosas, en este caso se trata de una herencia de la astronomía del siglo XIX que ha dejado su signo en el lenguaje astronómico contemporáneo.

Clasificación de las nebulosas

Tal como cada cuerpo celestial que existe a nivel universal, las nebulosas también tienen clasificación. En este aspecto es necesario mencionar le que refiere a la naturaleza de la emisión de las mismas o la falta de ellas.

Según la naturaleza de su emisión o la falta de ella

Nebulosas oscuras o de absorción

Las nebulosas oscuras son también llamadas nebulosas de absorción o de inspiración. Se trata de una acumulación de gas o polvo interestelar, sin embargo la particularidad radica en que no está relacionado con ninguna estrella o alejado de estas. No obstante, esto indica que no es perturbada por su energía y esto es lo que hace que su presencia solo puede ser advertida por contraste con un fondo estelar poblado o una nebulosa de emisión más alejados.

Con respecto a esto, la nebulosa aquí mencionada no emite ni refleja ningún tipo de luz por estar lejos de las estrellas. Sin embargo, son de absorción, ya que sí absorbe la luz de objetos que están detrás de ella. Esto implica que su existencia se deduce por la presencia de una región oscura que destaca sobre el fondo de cielo estrellado.

Como ejemplo típico se puede mencionar a la nebulosa de absorción que es denominada Saco de Carbón y que se encuentra ubicada en la constelación de la Cruz del Sur. Además de esta, también es muy famosa la nebulosa Cabeza de Caballo, ubicada en la constelación de Orión. Por otra parte, existen numerosas nebulosas oscuras que pueden observarse asimismo por sobre la franja brillante de la Vía Láctea que atraviesa el cielo.

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Nebulosas de reflexión

Adicional a este tipo de clasificación de nebulosas, las de reflexión llevan este nombre ya que estas reflejan la luz de estrellas cercanas. Dichas estrellas no resultan ser lo suficientemente calientes como para emitir la radiación ultravioleta que es necesaria para excitar el gas de la nebulosa.

Por lo general, esta clase de nebulosas están formadas por los residuos del gas que dio nacimiento a la estrella. Otra característica de estas nebulosas es que su espectro es similar al de las estrellas cuya luz reflejan. Uno de los casos más representativos, se trata del de la nebulosa que está en torno de la estrella Mérope en el cúmulo abierto de las Pléyades (M45).

Nebulosas de emisión

Las nebulosas de emisión son que a nivel astronómico son más comunes en el espacio universal. En este caso las nebulosas poseen un gas que resplandece. Este brillo surge como consecuencia de la transformación que ha sufrido la misma por la intensa radiación ultravioleta de estrellas calientes que se ubican en las adyacencias. En materia de astrofísica estos objetos tienen como denominación regiones H II.

Las regiones H II son fundamentales a la hora de analizar la composición química. Además de esto, también analizan las propiedades físicas de las nebulosas a estudiar. Esto sin contar que estas regiones también analizan las propiedades físicas de las galaxias en las que se encuentran. Gracias al análisis que se realiza en su espectro, compuesto por gran cantidad de líneas de emisión de los elementos químicos en los que albergan.

Por otra parte es necesario explicar también que específicamente la línea de emisión más brillante y relevante en este sentido es H-alfa. Esto en el caso encontrado en la serie de Balmer del hidrógeno. H-alfa está ubicada en la zona roja del espectro, este es el motivo por lo cual ese es el color que domina en las imágenes tradicionales de nebulosas de emisión. Sin embargo, también se les han detectado líneas de emisión de helio, oxígeno, nitrógeno, azufre, neón o hierro.

Subdivisión dependiendo de la naturaleza de la nebulosa de emisión:

Primero: Lo primero que se debe mencionar, con respecto a la naturaleza de emisión, es que las mismas son asociadas a regiones de formación estelar. Lo que implica que ocurre en presencia de estrellas muy jóvenes, masivas y calientes. Además de esto, también se les puede asociar en proceso de formación (plópidos y objetos Herbig-Haro) y a nubes moleculares. El caso más destacado se trata de la Nebulosa de Orión (M42), que es la más cercana a la Tierra.

Sin embargo, también existen otros ejemplos que son destacables, como es el de la Nebulosa del Águila. Esta también lleva por nombre M16 y está ubicada en la constelación de la Serpiente. Otro caso que ha destacado a nivel científico es el de la Nebulosa Trífida o M20, ubicada en la constelación Sagitario. También resalta la Nebulosa de la Laguna o M8, que al igual que en el caso anterior también está ubicada en la constelación Sagitario.

Segundo: El siguiente caso a mencionar, es en el que las nebulosas de emisión asociadas a estrellas moribundas o ya extintas, llevan por nombres el de nebulosas planetarias y restos de supernova. Las primeras señaladas no tienen nada que ver con los planetas, aunque su nombre así lo indica. Sin embargo estas son las envolturas de estrellas de masa baja o intermedia que han sido expulsadas al espacio, al final de sus ciclos evolutivos.

En estas nebulosas planetarias, el gas es estimulado por un objeto que es muy pequeño y caliente, una enana blanca. Dicho objeto, es el núcleo expuesto de la estrella muerta. La Nebulosa del Anillo o M57, en la constelación Lira; y la Nebulosa de la Hélice o NGC 7293, en la constelación de Acuario, son unos de los ejemplos conocidos que refieren este tipo de nebulosas.

Por otro lado, el remanente o el resto de supernova se trata del material que ha sido liberado en la titánica explosión que ha dado fin a las estrellas masivas. El gas que es de este tipo de nebulosas podría ser afectado, tanto por la propia energía entregada por la supernova, como por la emisión de una posible estrella de neutrones en su seno o lo que es lo mismo, un púlsar.

Quizás, el ejemplo más famoso de remanente de supernova es el de la Nebulosa del Cangrejo o M1, que está localizada en la constelación de Tauro.

Primera Novedad: Las nebulosas planetarias más hermosas

Durante julio del año en curso se celebraron unas jornadas de observación astronómica, que llevaron por nombre “Noche descubre: burbujas cósmicas”. Esto ocurrió en el Complejo Astronómico de La Hita, en La Puebla de Almoradiel de Toledo. En ese lugar los participantes del evento pudieron observar algunas de las nebulosas planetarias más hermosas que están en el cielo.

Esta gran experiencia lo que logró fue contemplar una estrella que ha explotado, observando cada participante lo que queda de ella, luego del proceso final al que están destinadas. Conforme a esta experiencia, se pudo contemplar de un vistazo el ciclo de la vida de las estrellas, elevando la vista al cielo. También se observaron las estrellas jóvenes, maduras y viejas que inundan nuestro firmamento.

Lo que se pudo visualizar, dibujó en el esplendor un gran abanico de color que es inverso a lo que normalmente tenemos por costumbres. Es decir, se logró observar que más calientes, más azules eran; sin embargo cuando más frías, más rojas eran. Por otro lado cuando mueren las estrellas, lanzan todo su material al espacio inmediato a ellas. Conforme a su masa inicial, será el final que tendrán, pudiendo ser este más o menos traumático, desde la explosión que forma las nebulosas planetarias, hasta las dramáticas supernovas que destruyen por completo lo que queda de ellas dejando apenas algunos jirones de éstas repartidos por el espacio.

Nebulosas planetarias con estrellas como el Sol

Un caso conocido, con respecto a la explosión que forma las nebulosas planetarias, es el del Sol. Ese es el que se supone que será la manera en la que la dará fin a la estrella central de nuestro Sistema Solar. Cuando llega el momento en el que una estrella de que es parecida al Sol, alcanza el final de su vida, ya no le queda combustible que quemar en su interior. Además, luego de un proceso de convulsión la estrella lanzaría sus capas más externas hacia el espacio.

Este proceso que surge en la nebulosa con estrellas con masa similar a la del Sol, se realiza de una forma controlada. Esto quiere decir que lo que quedaría de ella, sería un enorme anillo de materia que se hincha como un globo o burbuja. Una de las experiencias observadas, fue la de William Herschel, quien al observarlas las confundió con planetas por su aspecto redondeado y en muchos casos su coloración azul verdosa.

Quizás la confusión de Herschel también se debía a que recientemente había descubierto el planeta Urano y su aspecto se parecía a este nuevo planeta detectado. A raíz de esa confusión, fue que las llamó Nebulosas Planetarias. En algunas de ellas aún puede verse el núcleo que quedó de la estrella progenitora, que es una enana blanca.

Nebulosas planetarias observadas

Este pasado mes, a partir de equipos telescópicos se pudieron observar algunas de las nebulosas planetarias más hermosas del cielo. Se pueden mencionar entre ellas, la Nebulosa del Anillo de humo o M57, que se localiza a 2300 años luz del planeta Tierra. También se observó la Nebulosa Dumbbell o M27, ésta en realidad fue la primera en ser descubierta en el año 1764 y se localiza a una distancia de 1250 años luz, se estima que explotó hace unos 4000 años aproximadamente.

Por otro lado, también se pudo observar la conocida nebulosa que lleva por nombre Ojo de Gato o C6, está ubicada en la constelación del Dragón. Además, se pudo visualizar la Nebulosa Parpadeante en el Cisne, esta lleva este nombre debido a una ilusión óptica que hace que si miramos directamente la nebulosa y luego la estrella progenitora, parece que la nube desaparece.

Segunda novedad: El mayor telescopio del mundo ubica nebulosas

Entre los más recientes inventos que han localizado nebulosas en el espacio universal, se puede mencionar un instrumento llamado MEGARA. Éste fue construido por la Universidad Complutense de Madrid, con la finalidad de observar objetos que se localicen más allá de la Vía Láctea, lo que incluye a las nebulosas hasta ahora desconocidas.

Su gran tecnología hace que los operarios logren que una mole de metal de 400 toneladas se mueva de forma casi imperceptible. De esta forma se puede compensar el movimiento de la Tierra y así enfocar con mayor precisión a los objetos que son situados a miles de millones de años luz de distancia.

El telescopio que ha sido lanzado, ahora tienen lo que se dice es un nuevo «ojo» para observar de cerca a las estrellas. Por otra parte, un grupo de científicos, encabezados por la Universidad Complutense de Madrid, diseñó e instaló el nuevo instrumento que lleva por nombre MEGARA. Se le llama de esta manera por su significado, que es “Multi Espectrógrafo en GTC de Alta Resolución para Astronomía”.

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Este instrumento es capaz de analizar la naturaleza de la luz que llega hasta el telescopio, a través de una tecnología llamada espectroscopía 3D. La resolución del mismo va a permitir hacer mapas en tres dimensiones de la luz lejana. Tal resolución es lo que va a permitir a los astrónomos aprender sobre la composición, el movimiento o la masa de galaxias, nebulosas o estrellas.

Por otra parte, además de esto MEGARA tiene como principal ventaja, la obtención de información espectral. Esto quiere decir, que obtiene información sobre la naturaleza de los fotones que llegan desde el espacio, de objetos extensos, como nubes de gas o galaxias. Ahora, en lugar de obtener información sobre cómo es la luz en fuentes puntuales, MEGARA podrá hacer un mapa más detallado de objetos muy lejanos.

Efecto Doppler: cercanía con las nebulosas

Con MEGARA existirá mayor posibilidad de identificar la presencia de elementos químicos en una nebulosa o incluso indagar sobre cuál es su abundancia. También este lanzamiento podrá ayudar a saber cómo se mueve una estrella o cada una de las distintas zonas que componen una galaxia.

Sin embargo, el truco para obtener estos resultados es a través del efecto Doppler. Este fenómeno es el que hace que el sonido de una sirena de una ambulancia se vuelva más grave o incluso, más agudo en función de si se aleja o acerca, respectivamente, a la persona que lo escucha.

De esta misma forma, a causa de este efecto, cuando una fuente que emite luz se acerca al observador, el color de los fotones se desplaza al azul y cuando la fuente se aleja, al rojo. El color precisamente es el que determina la longitud de onda. Tal es el caso de la cercanía de este objeto junto a las nebulosas a detectar, ya que la luz que emitan es lo que va a producir la cercanía con el instrumento, a través del Efecto Doppler.

Durante los estudios e investigaciones y antes de entrar en funcionamiento, MEGARA necesitó un total de cerca de dos semanas de puesta a punto durante el día y unas treinta noches de calibraciones nocturnas. Los instrumentos son muy sensibles y fue necesario asegurarse de que funcionaban correctamente. De esta forma, los primeros días se hicieron medidas de fuentes de luz, cuya naturaleza ya se conoce.

Tercera novedad: En cercanía a las nebulosas planetarias

Actualmente, se realizó una combinación con técnicas avanzadas y actuales para la observación de nebulosas planetarias. Esta nueva metodología científica es aplicada por el Grupo de Investigación en Medio Interestelar del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México (IAUNAM), campus Ensenada. Se trata de una estrategia que permite a los astrónomos obtener información a detalle acerca de este tipo de objetos.

La variedad de conocimiento del gremio científico, fue lo que facilitó a los integrantes de la agrupación, el estudio de más de una decena de nebulosas planetarias a las que se les han empleado todas las técnicas que domina el grupo.

Esto se tomó a consideración, aunque inicialmente el Grupo de Investigación en Medio Interestelar trabajó únicamente con los telescopios del Observatorio Astronómico Nacional (OAN), localizado en la Sierra de San Pedro Mártir. Luego de esto, en años recientes han expandido su capacidad de observación, a través del uso de telescopios en otros países.

Nebulosas por regiones en la actualidad

Conforme a lo descrito por el doctor Roberto Vázquez Meza, investigador del IAUNAM y líder del grupo, la investigación colaborativa con astrónomos que cuentan con diferente conocimiento técnico, es lo que hace posible el estudio de un mismo fenómeno desde diversos puntos de vista.

Según lo que indica Vázquez Meza, estos fenómenos astrofísicos son independientes de lo que hasta ahora se conoce. Sin embargo, ellos como investigadores, se enfocan en una técnica. Explicó además, que los fenómenos astrofísicos tienen una diversidad de problemas que requieren ser estudiados con más de una técnica, si es que realmente se quieren entender a profundidad.

Conforme a los estudios, se ha marcado una diferencia en los estudios del Grupo de Investigación en Medio Interestelar, ya que estos estudian la distribución espacial de las propiedades físicas y químicas de las nebulosas específicamente. En el aspecto de la espectroscopía, se puede lograr usando la técnica que se llama rendija larga. Esta técnica no había sido muy explotada por muchos grupos y en este caso se han enfocado en especializarse en ese tipo de estudios.

De esta manera, los estudiosos han logrado ser capaces de conocer las características físicas de las nebulosas, punto a punto. Esto significa que ya se puede conocer la velocidad, la densidad, la temperatura y las abundancias químicas de cada región. Esto es lo que después nos permite modelarlas en tres dimensiones.

Estudio de nebulosas planetarias

Conforme a estas últimas investigaciones, la agrupación que ha estado estudiando nebulosas, indican que han llevado a cabo la investigación de las nebulosas planetarias en distintas etapas de su vida, desde las que se clasifican como protonebulosas hasta las muy evolucionadas. Además, por tratarse de un grupo dedicado a la astronomía observacional, el telescopio se convierte en la herramienta principal de investigación y en un principio los telescopios del OAN de la Sierra de San Pedro Mártir fueron sus únicas herramientas.

Además de esto, Vázquez Meza también señaló que al pasar el tiempo, se ha logrado tener acceso a telescopios de observatorios en otras partes del mundo. Entre los telescopios que se pueden señalar, están el VLA, SMA, VLT y el Gran Telescopio Canarias. Últimamente, han ido evolucionando y los científicos latinos tienen recursos importantes para conocer de cerca a las nebulosas y llevar un seguimiento de lo que se ha detectado en años anteriores.

Por esta razón, han sido fundamentales los archivos de datos que se generan en el uso que otros investigadores. Estos son los que le aportan a grandes telescopios la información, que después de determinado periodo se hace pública.

Observaciones infrarrojas

Entre las nuevas técnicas implementadas por el Grupo de Investigación en Medio Interestelar, está la observación infrarroja. Dicha técnica es la que permite el estudio de materiales presentes en las nebulosas planetarias que no se detectan con telescopios que solo observan en luz visible. Los instrumentos para observaciones infrarrojas, son las que permiten detectar materiales en zonas oscuras del cielo.

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Uno de las formas demostrativas que señalan los científicos, es cuando describen lo que ocurre al observar la Vía Láctea en la noche. Durante una noche muy oscura, es que se pueden ver zonas brillantes y muy oscuras, las partes oscuras son polvo que absorbe radiación en luz visible, pero si se observa con el infrarrojo ese polvo brilla y se puede detectar con mayor facilidad.

Estas investigaciones se centran particularmente en algunas moléculas, como monóxido de carbono o hidrógeno molecular, que se relacionan con regiones de las nebulosas planetarias donde está ocurriendo un choque o incluso, algún fenómeno físico asociado con las etapas evolucionadas de las nebulosas.

Los astrónomos que trabajan con otro tipo de objetos que no son las nebulosas planetarias, usan mayormente la técnica de observaciones infrarrojas. Sin embargo, hay una parte, la de espectroscopía, que es una técnica que se usa originalmente para detectar sistemas planetarios en otras estrellas. Lo que se hace es importar esa técnica al área de nebulosas planetarias.

Campos magnéticos y fuentes débiles

La investigación que refiere a los campos magnéticos de las nebulosas planetarias y de las protonebulosas, su estado evolutivo anterior, es otro de los aspectos que el Grupo de Investigación en Medio Interestelar ha estudiado, a través de la participación de la doctora Laurence Sabin, investigadora del IAUNAM, campus Ensenada.

La investigadora destacó que su trabajo consiste en detectar campos magnéticos, no solamente en la zona envolvente de la nebulosa sino además, detecta campos magnéticos en la superficie estelar, lo que la ha llevado a utilizar la técnica de polarimetría. Esta técnica le ha permitido investigar cuál es el papel de los campos magnéticos en la morfología, dinámica y, en general, la historia de las nebulosas y las protonebulosas planetarias.

Además de esto, la estudiosa puntualizó también que sus estudios están también enfocados en la parte más débil de lo que se denomina función de luminosidad, en colaboración con el consorcio internacional EGAPS (The European Galactic Plane Surveys). Según lo que ella estima, la mayor parte de los estudios de las nebulosas planetarias se generan en torno a sus etapas brillantes, pero por la dificultad para ser detectadas cuando empiezan a disolverse en el medio interestelar, aunque esta etapa es poco investigada.

Conforme se van adaptando los procesos de imagen y espectroscopía, se pueden obtener datos suficientemente profundos y de esta manera se puede estudiar estas nebulosas apropiadamente. Al descubrirlas, estas pueden ser analizadas y hacer estadística sobre diferentes aspectos como distancias, edades, cinemática, entre otros aspectos singulares y característicos en las Nebulosas.

Conforme a esto, es que se puede aportar lo que es la polarimetría a la diversidad de técnicas que se conjuntan en el Grupo de Investigación en Medio Interestelar. Precisamente esto es lo que colabora con el desarrollo de estudios detallados que arrojen más información sobre la estructura espacial de lo que son las Nebulosas planetarias.