La nebulosa M 43 y su estrella ionizante

Ángel R. López Sánchez / 10-05-2011

Nebulosa de Orión (M 42) y de Marian (M 43) observadas con la WFC en el telescopio 2.5m INT La prestigiosa revista especializada “Astronomy and Astrophysics” (A&A) recoge como artículo destacado en su edición de junio de 2011 (Volumen 530) la primera parte de un cuidadoso estudio de las propiedades físicas y químicas de la nebulosa M 43 y su estrella ionizante. Con el título “A detailed study of the HII region M 43 and its ionizing star. I. Stellar parameters and nebular empirical analysis” (Estudio detallado de la región H II M 43 y su estrella ionizante. I. Parámetros estelares y análisis nebular empírico) y liderado por los astrofísicos Sergio Simón-Díaz y Jorge García-Rojas (IAC), este estudio utiliza observaciones tanto espectroscópicas como fotométricas conseguidas con los telescopios del Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM, isla de La Palma, España) 4.2m WHT (Telescopio William Herschel) y 2.5m INT (Telescopio Isaac Newton) para investigar las relaciones entre M 43 y su estrella ionizante.

Las estrellas masivas emiten radiación suficientemente energética (fotones ultravioleta) para encender (ionizar, en la jerga astrofísica) el gas difuso circundante, creando las preciosas nebulosas de emisión. El tenue gas nebular emite luz en zonas muy concretas (rayas, líneas espectrales) de elementos químicos como hidrógeno, helio, oxígeno, azufre o nitrógeno. Midiendo estas rayas se puede analizar tanto las condiciones físicas de la nebulosa (densidad, temperatura, intensidad de la ionización, extinción por el polvo que existe en el gas) como las propiedades químicas (cuántos átomos de un elemento químico existen por átomo de hidrógeno). Normalmente las nebulosas de emisión como M 42 (Orión) o La Laguna (M 8) poseen varias estrellas masivas que contribuyen a la ionización del gas, por lo que su estudio detallado es complicado. Sin embargo, M 43 (la Nebulosa de Marian, muy cerca de la famosa Nebulosa de Orión, M 42) es un objeto aparentemente esférico e ionizado por una única estrella masiva (denominada HD 37061). Así, M 43 es una nebulosa aparentemente sencilla en donde se puede comparar, sin hacer demasiadas suposiciones, la emisión de la estrella responsable de la ionización del gas (HD 37061) con la propia estructura de ionización de la nebulosa que está encendiendo (M 43), y de esta forma comprobar cómo funcionan los modelos físicos que usan los astrofísicos para determinar las propiedades físicas y químicas de nebulosas y galaxias.

La imagen que se muestra aquí es un producto de este análisis. Muestra 3 de los chips de la cámara de gran campo (Wide Field Camera) del telescopio 2.5m INT (de ahí las divisiones negras) con las observaciones de M 42 (en el centro y dominando la mayor parte de la imagen) y M 43 (centrada en el chip inferior izquierdo), combinando datos en distintos filtros especiales que permiten observar la luz del gas ionizado.  El estudio, que ha llevado varios años de mucho trabajo delicado, concluye que hay que tener cuidado al hacer los cálculos, puesto que hay efectos que normalmente no se tienen en cuenta, como la luz de estrellas cercanas dispersada por el polvo y el gas, la distribución de polvo dentro de la nebulosa, las pequeñas variaciones en las condiciones físicas del gas o incluso la intensidad de la ionización a lo largo de la nebulosa, para reproducir correctamente todos los datos y determinar a partir de ellos los mejores valores para la composición química de M 43.

Crédito de la imagen: Imagen de las nebulosas de Orión (M 42) y De Mairan (M 43, la esférica en el chip inferior izquierdo) obtenida usando la cámara WFC del Telescopio Isaac Newton (2.5m de tamaño) en el Observatorio del Roque de los Muchachos (isla de La Palma, España). Se usaron imágenes en los filtros estrechos de [O III] (oxígeno dos veces ionizado, azul), Hα (hidrógeno una vez ionizado, verde) y [S II] (azufre una vez ionizado, rojo). Aparte de su belleza, la imagen posee una gran utilidad científica: cada color nos está indicando la composición química y la temperatura del gas. En azul se observa sobre todo el oxígeno dos veces ionizado, dominante en el centro donde la temperatura es mayor por el efecto de las estrellas masivas. El color rojo indica la presencia de azufre una vez ionizado, localizado sobre todo en zonas externas con mayor densidad. En color verde se observa el hidrógeno una vez ionizado, predominante en toda la nebulosa. Las zonas oscuras indican regiones dominadas por polvo, que absorbe la emisión del gas. Esta imagen está incluida en el artículo científico “A detailed study of the HII region M 43 and its ionizing star. I. Stellar parameters and nebular empirical analysis”,  S. Simón-Díaz et al. 2011, A&A 530, A57. Crédito de la imagen: Sergio Simón-Díaz, Ángel R. López-Sánchez, Jorge García-Rojas, César Esteban, Grazyna Stasinska y Christophe Morriset.

Más información:

Artículo científico en A&A: S. Simón-Díaz, J. García-Rojas, C. Esteban, G. Stasinska, Á.R. López-Sánchez & C. Morisset, 2011, A&A 530, A57.

Artículo sobre Nebulosas en Caos y Ciencia (publicado el 5 de junio de 2007) en el que se utilizan imágenes de esta investigación como ilustraciones.
 

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El autor

Ángel R. López Sánchez es Licenciado en Física Teórica. Doctor en Astrofísica por la Universidad de La Laguna. Actualmente investiga en el Australian Astronomical Observatory / Macquarie University (Sídney, Australia). Es astrónomo aficionado desde niño y autor del blog de divulgación astronómica "El Lobo Rayado".