Nebulosas

Ángel R. López Sánchez / 05-06-2007

Las noches de verano son ocasiones únicas para mirar al cielo. Todos hemos admirado la belleza del firmamento estival en esos momentos de relax lejos de las ciudades y de su nociva contaminación lumínica: la oscuridad del cielo maravilla por sí sola. Además de las miríadas de estrellas que parpadean sobre nuestras cabezas, sorprende una franja grisácea que corta el firmamento en dos, de Norte a Sur. Se trata de la Vía Láctea, el Camino de Santiago: la combinación de cientos de miles de estrellas localizadas muy lejos de nosotros constituyendo los brazos espirales de nuestra Galaxia. Las regiones más ricas se sitúan sobre el horizonte Sur, en las constelaciones del Escorpión, Sagitario y el Escudo; en esa dirección estamos mirando al mismísimo centro galáctico. Muchas de las nubecillas mortecinas que encontramos en estas regiones son realmente nubes de gas y de polvo. Son las denominadas nebulosas.

Aunque el nombre de nebulosa suele estar asociado a las nubes interestelares, donde sucede la formación de las estrellas, en realidad se clasifican en tres grandes categorías dependiendo de la naturaleza de su luz: nebulosas oscuras, de reflexión y de emisión.

Las nebulosas oscuras no emiten nada de luz al estar lejos de estrellas calientes, pero sí absorben la luz de objetos que se encuentran detrás de ellas. Por lo tanto, su presencia se deduce por una especie de región negra que destaca sobre el fondo del cielo estrellado. Un ejemplo típico es la denominada Bolsa de Carbón, en la constelación austral de la Cruz del Sur, aunque también es muy famosa la nebulosa de la Cabeza de Caballo, en la constelación de Orión. Además, toda la franja oscura que se observa en el cielo cuando miramos el disco de nuestra Galaxia (especialmente evidente en el Cisne, el Escudo, Sagitario, Escorpión y Carina) es una sucesión de nebulosas oscuras diseminadas por el medio interestelar. Las nebulosas oscuras tienen una temperatura muy baja (escasas decenas de grados sobre el cero absoluto) y poseen una cantidad alta de polvo interestelar y moléculas sencillas, siendo objetos muy interesantes para estudiar en infrarrojo y ondas de radio. Constituyen las nubes moleculares.

Por otro lado, las nebulosas de reflexión reflejan la luz de estrellas cercanas que no son lo bastante calientes como para emitir la radiación ultravioleta necesaria para excitar el gas. El caso más representativo es la nebulosa en torno a la estrella Mérope en el cúmulo abierto de las Pléyades (M 45, en la constelación zodiacal de Tauro). Este gas difuso y tenue suele ser el gas sobrante en el proceso de formación estelar.

Finalmente, el caso más típico son las nebulosas de emisión. El gas que compone estas nebulosas brilla como consecuencia de la excitación que sufre por la intensa radiación ultravioleta de estrellas vecinas muy calientes. En Astrofísica estos objetos se denominan Regiones H II y son fundamentales a la hora de analizar la composición química y las propiedades físicas de las nebulosas (y de las galaxias en las que se encuentran) gracias al análisis de su espectro, compuesto de multitud de líneas de emisión de los elementos químicos que albergan.

El proceso que enciende las nebulosas de emisión es el siguiente: una estrella caliente cercana (estrella ionizante) emite gran cantidad de fotones ultravioleta. Esta radiación energética interacciona con los átomos de hidrógeno separando el protón situado en el núcleo del electrón que orbita a su alrededor. Este proceso se conoce como ionización. El electrón liberado se mueve libremente dentro del gas hasta que se recombina con un protón u otro núcleo o ion atómico. En el proceso se liberan fotones con unas características muy concretas y un color puro totalmente determinado por la Física Cuántica. Ésas son las partículas de luz que detectamos desde la Tierra y proporcionan el brillo nebular. La línea de emisión más brillante e importante de las nebulosas es la del hidrógeno alpha, Hα, localizada en la zona roja del espectro (a 6563 Å), siendo éste el motivo por el que dicho color domina en las imágenes tradicionales de nebulosas de emisión. A veces los electrones sueltos del gas se recombinan con otros núcleos atómicos, como núcleos de oxígeno, nitrógeno, azufre, argón, neón o hierro. Estos elementos proporcionarán distintas señales, cada una con un color característico (longitud de onda) que las hace totalmente identificables.

Ésta es la magia de la luz: aunque para nosotros es totalmente imposible ir a una nebulosa para coger una muestra y analizarla en los laboratorios, podemos estudiar la química del gas sólo analizando la luz que nos llega. Y no sólo la química, sino otras propiedades físicas como la densidad del gas, su temperatura, su movimiento o incluso su masa.

Las nebulosas de emisión se subdividen, a su vez, en dos grupos totalmente distintos, dependiendo de la naturaleza de la estrella ionizante. Si la estrella responsable de la excitación del gas nebular es una estrella joven, masiva y caliente, la nebulosa de emisión está asociada a regiones de formación estelar. Son las regiones más densas y calientes de las nubes moleculares y posiblemente los lugares más sagrados del Universo, pues es allí donde nacen las estrellas. Las fuerzas gravitatorias o diferencias de presión entre distintas regiones provocan el colapso del gas, que se hace más denso y caliente. La nube se fragmenta en multitud de pequeños cascarones; cada uno formará una estrella de distinta masa. Una sola nebulosa no engendra así una única estrella, sino cientos o miles o decenas de miles de nuevos astros. Además de las estrellas recién nacidas, es común encontrar otros objetos como plópidos y objetos Herbig-Haro. El caso más famoso de nebulosa asociada a formación estelar es la nebulosa de Orión (M 42), la más cercana a la Tierra. Otros ejemplos destacables pueden ser la nebulosa del Águila (M 16, en la constelación de la Serpiente), la nebulosa Trífida (M 20, en la constelación de Sagitario, curiosamente esta nebulosa también posee una nebulosa oscura y una nebulosa de reflexión) o la nebulosa de la Laguna (M 8, también en Sagitario).

Por otro lado, las nebulosas de emisión asociadas a estrellas moribundas o ya fallecidas se denominan nebulosas planetarias (nombre que nada tiene que ver con los planetas reales, pues son las capas exteriores de la atmósfera de una estrella de masa baja o intermedia que ha finalizado su ciclo de evolución) o restos de supernova (el material liberado en la titánica explosión de supernova que pone fin a las estrellas de alta masa).

En el caso de las nebulosas planetarias, el gas es excitado por un objeto muy pequeño y caliente, una enana blanca, que es el núcleo desnudo de la estrella muerta. El ejemplo más típico es la nebulosa anular de la Lira (M 57 en la constelación de la Lira), aunque también es muy famosa las nebulosa planetaria de la Hélice (en la constelación de Acuario). El gas que compone los restos de supernova (en castellano no se dice "remanente de supernova'') está excitado tanto por la propia energía dada al gas durante la explosión como por la estrella de neutrones (o púlsar) en el que se ha convertido el núcleo de la estrella masiva muerta. El ejemplo más famoso de resto de supernova es la nebulosa del Cangrejo (M 1, en la constelación de Tauro). Esta nebulosa constituye los restos de una estrella que explotó en el año 1054, según informan los registros de los minuciosos astrónomos chinos, quienes señalaron que era unas cuatro veces más brillante que el propio planeta Venus.

Las nebulosas se localizan en los discos de las galaxias espirales y en cualquier zona de las galaxias irregulares, pero no se suelen encontrar en galaxias elípticas puesto que éstas apenas poseen fenómenos de formación estelar y están dominadas por estrellas muy viejas. El caso extremo de una galaxia con muchas nebulosas sufriendo un intenso episodio de formación estelar se denomina galaxia starburst, cuya traducción literal es "estallido de estrellas".

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    Vídeo: G. Pérez (SMM/IAC)

    Imágenes: A. López Sánchez, S. Simón, J. García Rojas, C. Esteban y A. ...

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".

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