EL UNIVERSO: SU TAMAÑO Y COMPONENTES

Nebulosa planetaria

Cuando una estrella de masa comparable al Sol llega al final de sus días, después de agotar todo el hidrógeno que alimentaba la fusión nuclear en su interior, ésta se híncha rápidamente convirtiendose en una gigante roja. En este proceso el núcleo de la estrella se contrae, comienza la fusión nuclear de elementos más pesados, y las capas más exteriores de la estrella son emitidas al espacio como los chorros de nubes emitidos por fuegos artificales. Para los observadores en la Tierra estas nubes de gas y polvo, iluminadas por la radiación ultravioleta de la estrella remanente, son un espectáculo maravilloso. Antes de conocer la naturaleza de estos cuerpos celestes se les bautizó con el nombre de nebulosa planetaria, pero en realidad no tienen nada que ver con planetas.

Nebulosas planetarias Publicado el 20 marzo, 2012 por bitacoradegalileo En: Nebulosas   Deja un comentario Definitivamente, el Universo no es como propuso Aristóteles. El mundo inmutable, geodésico y geocéntrico, compuesto por esferas, en el que nada cambia y todo es perfecto para siempre, es una quimera. El advenimiento de las ideas de Nicolás Copérnico, muchos siglos después, inauguró una época deluces en el conocimiento astronómico que abrió la vía hacia la mejor comprensión de los procesos que tienen lugar más allá de la estratosfera de nuestro planeta. La mano del Diablo en la pacífica variabilidad de Algol dejó de intervenir y los hombres supieron que todo lo que allí hay está en un continuo proceso de transformación y evolución, que hace a cada instante distinto al anterior. Hay que comprender, sin embargo, las razones por las que los sabios de la Antigüedad adoptaron aquellas teorías. Los hombres miraban al cielo y veían transitar al Sol, la Luna y las estrellasen torno a ellos, estas últimas todas a la vez, en la apariencia de estar sujetas firmemente a una esfera(el firmamento) sobre sus cabezas, y ya hicieron bastante con notar la presencia de algunos de estos astros, que denominaron errantes (planetes es la palabra en griego antiguo), que sí variaban su posición con respecto a los demás. Pero el aspecto de los cielos era esencialmente igual en un día determinado del que había ofrecido el día anterior, el año anterior, el siglo anterior según los escritos aún más antiguos, y por tanto nada cambia allá arriba, pues es un mundo perfecto, en el que todas las formas son circulares más allá de la Luna, y con el centro en nuestraTierra, que también, naturalmente, es una esfera. En cambio, hoy sabemos que, si bien para uno de nosotros la vida de las estrellas es un proceso demasiado largo para observar en ellas ningún cambio, ocurre lo mismo que si usted se fija en las personas que transitan por cualquier lugar en un día cualquiera. Podrá distinguir a niñas y niños, jóvenes, hombres y mujeres mayores y ancianos, en un reflejo de las fases que usted mismo ha de transitar en su evolución. Tendrá así oportunidad de aprender qué caracteriza a cada uno de esos estadios, cómo será su existencia en cada uno de ellos, e inferir cuál es el devenir general en la vida y muerte de las personas. Observando a las estrellas ocurre algo parecido, pues los científicos pueden determinar la edad que tienen y qué condiciones intervendrán en su futuro y desaparición. También, en muchos casos, su origen y nacimiento. Naturalmente nos falta mucho por aprender, y todavía no somos capaces de predecir el momento exacto en que ocurre cada uno de estos cambios, pero sí comprendemos en líneas generales cuáles son estos acontecimientos. Nos ocuparemos aquí de uno de los más interesantes sucesos que ocurre a las estrellas del tipo del Sol, y que es el que sufrirá nuestra propia estrella: Su transformación en Nebulosa Planetaria al final de sus días. Es necesario y urgente, antes que nada, y para evitar confusiones al lector, aclarar una cuestión terminológica, y es que estos astros, a pesar de su nombre -que debemos a William Herschel-, no tienen absolutamente nada que ver con planetas ni nada que se les parezca. Lo que ocurrió fue que a los astrónomos del siglo XVIII, que fueron los primeros en avistarlos, les pareció que se trataba de una masa gaseosa que envolvía a planetas gigantes. Lo primero es cierto, pero no lo segundo, pues las nebulosas planetarias no tienen ninguna relación con los planetas. En esencia, unanebulosa planetaria es la masa de gas eyectada por una estrella que ha llegado al fin de sus días, y que al colapsar no ha tenido masa suficiente para explotar en supernova pero sí para lanzar al espacio sus capas exteriores. Se oponen así, en cierta medida, a las nebulosas brillantes, donde tiene lugar el nacimiento de las nuevas estrellas. Las estrellas muy masivas (más de 8 veces la masa del Sol), crecen hasta convertirse en supergigantes rojas cuando acaba el combustible que les sirve como fuente de energía al transformar en helio el hidrógeno de su núcleo. Después, la estrella se aplastará sobre sí misma y la presión que ejerce su enorme masa sobre el núcleo hará que explote en el conocido fenómeno de las supernovas. Luego, durante un tiempo, mostrará una nebulosa como resto o remanente (M1, la Nebulosa del Cangrejo, es el ejemplo más famoso), tras lo cual se origina un agujero negro o una estrella de neutrones. Todo esto, tras una existencia vertiginosa que no suele superar los 20 millones de años. En cambio, las estrellas menos masivas, del tipo medio como el Sol, que son la mayoría, suelen vivir una existencia más pausada, hasta alcanzar los 10 mil millones de años. Cuando se acaba el combustible de su núcleo, éste se contrae al cesar la radiación y se calienta y con ello se acelera la fusión del hidrógeno en las capas exteriores, iniciándose así la fase de transformación en gigante roja. Pero esta vez su masa no es suficiente para provocar la explosión en el centro de la estrella, sino que expulsa al espacio gases y plasma, como consecuencia de los vientos estelares, entre otros factores, quedando en su centro un núcleo muy caliente. Se ha transformado en unaenana blanca, cubierta por una nebulosa planetaria que terminará por diluirse hasta desaparecer por completo, mientras la estrella se va apagando para convertirse en una enana negra. Los gases y el plasma que constituyen la nebulosa planetaria, compuestos por elementos pesados, han sido expulsados de la estrella con velocidades del orden de una veintena de kilómetros por segundo, cuando menos, y se expandirán durante unos 10.000 años (un suspiro a escala cosmológica), por término medio, al cabo de los cuales la nebulosa ya no será perceptible. Ésta es la razón de que existan tan pocos astros de este tipo, aún siendo el fenómeno más frecuente, al serlo también el tipo de estrellas que los provocan. Conocemos actualmente del orden de 3.000 nebulosas planetarias, que es una ínfima parte de las que se han originado como consecuencia de la muerte de estas estrellas, debido precisamente a esta vertiginosa expansión. En la fase en que aún son visibles suelen tener un tamaño aproximado de 1 año-luz, así es que el Sol, cuando sufra el proceso, engullirá a todo el Sistema Solar, y éste desaparecerá en el interior de la nebulosa. Dependiendo de la masa de la estrella, y parece ser que también de su posición relativa con respecto al plano galáctico, la nebulosa adoptará diversas formas, que han sido objeto de sistematización para clasificarlas en esféricas, elípticasy bipolares, aunque algunas presentan un aspecto tremendamente irregular. En esta variedad de formas influyen algunos aspectos que moldean los vientos estelares, como campos magnéticos en la propia estrella, pues muchas de ellas poseen altas velocidades de rotación, así como la incidencia de los posibles sistemas planetarios existentes antes de la formación de la nebulosa. Una eventualidad importante será la presencia de compañeras en la estrella moribunda en sistemas dobles, pues parecen tener gran importancia en la formación de las nebulosas bipolares. Para la observación amateur (en el mapa, M57, la Nebulosa del Anillo en laConstelación de Lyra), suelen aparecer al ocular como si fueran estrellas desenfocadas cuando se usan binoculares, y con telescopios a partir de 4 y más pulgadas empiezan a distinguirse algunos detalles, sobre todo en las más extensas y brillantes, pero se necesitan cielos verdaderamente oscuros. Ésta es la Nebulosa Dumbbell (la mancuerna, la pesa, el badajo de la campana y también la manzana) o M27, pues fue incluida con ese número en el Catálogo Messier, y es el primer objeto de esta naturaleza en ser descubierto. Se localiza a algo más de 1000 años-luz de distancia en dirección a laConstelación de Vulpecula (La Zorra), y es una de las nebulosas planetarias más grandes y brillantes, con una magnitud visual de +7.4. En cambio, su estrella central es de decimotercera magnitud. En el New General Cataloguefigura como NGC 6853. M57 o NGC 6720, conocida como Nebulosa del Anillo, es quizás la más famosa de todas las nebulosas planetarias y es considerada el prototipo de estos astros. Es una de las vedettes de los cielos veraniegos del norte, pues su brillo es notable y también su extensión. Dista de nosotros unos 2300 años-luz y hay que buscarla en dirección de la Constelación de Lyra, a medio camino entre las estrellas Sulafat(Beta Lyrae) y Sheliak(Gamma Lyrae). Su estrella central es una típica enana blanca extremadamente caliente, unos 120.000 grados Kelvin, pero no brilla más allá de la decimoquinta magnitud. No hay que confundirla con NGC 3132, conocida como El Anillo del Sur, que vemos en la imagen de la derecha, y que se localiza en la constelación austral de Vela. M57 también fue incluida porCharles Messier en su famoso catálogo, junto con la anterior, M76 (la Pequeña Dumbbell en la Constelación de Perseo) y M97 (la Nebulosa del Búho, en laOsa Mayor), que son las cuatro nebulosas planetarias del Catálogo Messier. A continuación, me he permitido hacer una pequeña selección de algunos otros de estos interesantes objetos, que han de resultar cuando menos sorprendentes para aquellas personas que se acerquen a ellos por vez primera. Se los presento y hago una breve reseña de cada uno. Claro que la selección podría haber sido otra… La Nebulosa de la Hormiga es una sorprendente nebulosa bipolar situada en la Constelación de Norma, 52º al sur del ecuador celeste, y por eso no se ve desde Europa. Parece que el intenso campo magnético de la estrella central, debido a su rotación, despide vientos de hasta 1.000 kilómetros por segundo provocando hasta cuatro flujos de material eyectado. Dista unos 3000 años-luz de nosotros. NGC 2392 ha recibido indistintamente los nombres de Nebulosa del Esquimal y Nebulosa Cara de Payaso. Situada en la Constelación de Géminis, a una incierta distancia entre 3000 y 5000 años-luz de la Tierra, fue descubierta por William Herschel y se compone de una doble estructura que le da un aspecto muy peculiar. La estrella central de décima magnitud, muy caliente, es relativamente fácil de ver. NGC 6302 está en la Constelación de Escorpio, y se le conoce como Nebulosa de la Mariposa, y más comúnmente como Nebulosa del Insecto. Presenta una estructura bipolar primaria, pero también pueden observarse otros lóbulos secundarios, posiblemente derivados de pérdidas de masa anteriores de la estrella progenitora cuyos vientos superan los 600 kilómetros por segundo. Su distancia a nosotros ha sido estimada entre 3500 y 4000 años-luz. La Nebulosa de la Hélice es NGC 7293. Es un astro interesante en verdad, pues está originada por una estrella muy parecida a la nuestra, así es que estamos viendo cómo será nuestro futuro (es un decir) cuando al Sol le ocurra lo mismo. Pero también estamos contemplando el pasado, pues NGC 7293 se sitúa a la distancia de 600 años-luz (incierta), así es que estamos viendo cómo era la nebulosa hacia principios del siglo XV. Esta distancia hace de ella una de las nebulosas planetarias más próximas a nosotros, de manera que es también una de las mejor estudiadas. Ocupa en el cielo un tamaño bastante considerable, casi la mitad del de la Lunallena, que con el halo que presenta se amplía hasta unos 28 minutos de arco, pero no es fácil observarla, precisamente porque ese tamaño hace diluir su brillo. La perspectiva desde nuestra posición hace que se parezca a una hélice aunque con una estructura compleja consistente en al menos dos discos gaseosos formados en distintos momentos. Ha sido también llamada El Ojo de Dios y se localiza en la Constelación de Acuario. ¡Que empiece la fiesta!. Esta descomunal Rodaja de Limón (así se le llama) esIC 3568 y podría acompañar a muchos cócteles, pues la luz tarda en atravesarla unos dos meses y medio. Situada en la Constelación de Camelopardalis (La Jirafa), muy cerca del Polo Norte celeste, dista de nosotros unos 9.000 años-luz y fue considerada durante mucho tiempo la nebulosa planetaria esférica perfecta, hasta que se descubrieron las estructuras radiales que muestra la fotografía del Telescopio Espacial Hubble. La temperatura superficial de la estrella progenitora es de unos 57.000 grados Kelvin. La Nebulosa Ojo de Gato (NGC 6543) es en cierta forma el ojo del Sistema Solar. En efecto, se sitúa justo sobre el plano cenital de éste, en la dirección aproximada a la que apunta el eje de la Tierra en su Hemisferio Norte, en laConstelación de Draco (El Dragón), por lo que no puede verse desde los cielos australes. Los gráficos que vemos del Sistema Solar parecen dibujados desdeNGC 6543). Es una compleja estructura descubierta por William Herschel, la primera nebulosa planetaria de la que se pudo obtener su espectro. La estrella progenitora es posiblemente doble, muy caliente, y ha eyectado diversos discos de material en momentos distintos. Aunque es de pequeño tamaño, estos gases expulsados en su fase de gigante roja la proveen de un extenso halo. No obstante, aparece en el ocular como una estrella desenfocada cuando se observa en cielos muy oscuros y limpios. Una estrella a la increíble temperatura de medio millón de grados Kelvin, escoltada por una compañera formando un sistema binario, es la responsable de los vientos que han formado esta Nebulosa de la Araña Roja (NGC 6537), situada en la Constelación de Sagitario a una distancia cercana a los 2.000 años-luz de donde nos encontramos. Las ondas provocadas por las eyecciones que ha lanzado al espacio la enana blanca central, a la velocidad de varios miles de kilómetros por segundo, ha formado dos lóbulos a ambos lados y así se ha obtenido esa inquietante estructura. Pulse sobre la imagen de arriba. Esta Nebulosa Boomerang o Nebulosa de la Pajarita, en cambio, está en proceso de formación, por lo que aún es mejor clasificarla como protonebulosa planetaria, y es el extremo opuesto a la anterior, pues en ella se ha medido la menor temperatura del Universo fuera de un laboratorio, -272ºC, sólo un grado por encima del cero absoluto, inferior incluso a la radiación de fondo de microondas. La velocidad de expansión de los gases expulsados por la estrella central es de unos 164 kilómetros por segundo. Esta estrella es muy posiblemente binaria. Se llama también Nebulosa Bipolar del Centauro, pues se localiza en esa constelación, y es, para mí, una de las visiones más elegantes del Universo (ya sé qué pedirles a mis hijos por mi próximo cumpleaños). y… ¡¿esto qué es?!. Esta asombrosa Nebulosa Roja Cuadrada, perfectamente recta, se nos ofrece en la Constelación de Serpens. Nadie sabe muy bien a qué se deben estos cuatro ángulos que exhibe la región de la estrella MWC 922, aunque algunos astrónomos especulan con que podrían tratarse de eyeccciones de forma cónica que, vistas desde nuestra perspectiva, de canto, resultan tan sorprendentes. En el centro podría haber no una estrella, sino un sistema de estrellas una de las cuales podría incluso explotar en supernova. Todo un reto para los investigadores. La imagen mostrada combina exposiciones infrarrojas del Telescopio Hale en Monte Palomar, California (EE.UU.), y delTelescopio Keck-2 en Mauna Kea, Hawaii (EE.UU.) y sirve para cerrar este artículo, que ojalá haya resultado de su interés.