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Mapa de la Vía Láctea. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

 

El gas interestelar

Si el polvo tiene un efecto más visible que el gas, es este último que constituye el 99 por ciento de la masa del medio interestelar. Según la temperatura y densidad, el gas, esencialmente de hidrógeno, puede encontrarse bajo tres formas: átomos, iones o moléculas.

 

Barnard_33

 

La nebulosa Cabeza de Caballo (Horsehead Nebula en inglés) o Barnard 33 (B33) es una nube de gas fría y oscura, situada a unos 1500 años luz de la Tierra, al sur del extremo izquierdo del Cinturón de Orión. Forma parte del Complejo de Nubes Moleculares de Orión y mide aproximadamente 3,5 años luz de ancho. Esta nebulosa oscura es visible por contraste, ya que aparece por delante de la nebulosa de emisión IC 434. Por su forma es la más familiar de las nebulosas de absorción.


El color rojizo de la nebulosa de emisión se origina por la recombinación de los electrones con los protones de los átomos de hidrógeno. La estrella más brillante, situada a la izquierda de la nebulosa, es la popular Alnitak (ζ Orionis) del Cinturón de Orión. La forma inusual de Cabeza de Caballo fue descubierta por primera vez en una placa fotográfica a finales del siglo XIX por Williamina Fleming, en el Observatorio del Harvard College. El primero en incluir en un catálogo a la Nebulosa Cabeza de Caballo fue Edward Emerson Barnard de la Familia Barnard, en 1919. Crédito: Ken Crawford


El hidrógeno atómico

Las regiones de temperatura y densidad medias están formadas de hidrógeno atómico. Bajo esta forma, el gas no emite radiación visible, lo que complica su estudio. Hizo falta esperar la llegada de la radioastronomía para poder observar estas regiones y determinar sus propiedades. En efecto, el átomo de hidrógeno presenta una emisión en el campo de radio a una longitud de onda de 21 centímetros. Esta radiación ha sido detectada por primera vez en 1951. Desde entonces, permitió estudiar numerosas propiedades de las regiones de hidrógeno atómico como su distribución, su temperatura, su densidad y su movimiento.

Dos tipos diferentes de regiones de hidrógeno atómico han sido puestos en evidencia. Primero, nubes frías a cerca de -200 grados Celsius, llamadas regiones HI. Estas nubes tienen una cincuentena de masas solares cada una y una densidad del orden de varios átomos por centímetro cúbico. El segundo tipo es un medio más caliente, a algunos millares de grados, pero menos denso, con menos de un átomo por centímetro cúbico. Es en este medio que están inmersas las regiones HI. A manera de comparación, la densidad del aire que respiramos es de un trillón de moléculas por centímetro cúbico.

Las regiones ionizadas

El medio interestelar también contiene regiones donde el hidrógeno se encuentra en forma de iones. Electrón y protón no están ya asociados en el seno de un átomo, sino separados y libres. Estas regiones tienen una temperatura media de 10.000 grados.

Las regiones ionizadas sólo aparecen en entornos muy particulares, por ejemplo, en la vecindad de estrellas masivas que emiten grandes cantidades de rayos gamma. Otro entorno posible es el gas expulsado a enorme velocidad en una explosión de una supernova. Cuando este gas encuentra el medio interestelar, aparecen fuerzas de fricción que calientan el gas y lo ionizan. Este proceso conduce a filamentos brillantes que forman una espléndida capa en torno al resto de la estrella.

Condiciones todavía más extremas han sido reveladas por las misiones espaciales de observación en las longitudes cortas de onda. Éstas pusieron en evidencia un fondo de rayos X que provenía de todas las direcciones del cielo. Este fondo difuso está vinculado con la presencia a nuestro alrededor de un gas muy caliente, a más de un millón de grados, llamado gas coronal. Su origen está probablemente vinculado a las explosiones de supernovas, ya que, durante tal acontecimiento, aparece una burbuja de gas poco densa pero extremadamente caliente que se extiende alrededor de la estrella.

Es probable que numerosas burbujas de este tipo existan en la cercanía del Sol, y que la suma de su radiación es el origen del fondo difuso en rayos X. Las misiones espaciales pusieron de relieve, en particular, la burbuja local, una región de 300 años-luz de diámetro que contiene el Sol, y en la que la densidad de gas es inferior a la media. Ciertos astrónomos piensan que esta burbuja está vinculada a la explosión de una supernova próxima, cuyo púlsar "Geminga", una fuente muy intensa de rayos gamma, es el residuo.

El hidrógeno molecular

La última forma bajo la cual la materia interestelar puede presentarse es una nube molecular en la que los átomos se asociaron para formar moléculas. La temperatura de estas nubes se sitúa en una decena de grados del cero absoluto, y su densidad es del orden del millar de moléculas por centímetro cúbico.

Constituidas esencialmente por hidrógeno molecular (H2), estas nubes son difíciles de observar. En efecto, el hidrógeno bajo forma de molécula no emite radiación fácilmente detectable. Es necesario, pues, recurrir a otro constituyente de estas nubes, el monóxido de carbono (CO), que emite una radiación a longitudes de onda del orden del milímetro.

El estudio de las nubes moleculares comenzó a mediados de la década del setenta. Reveló que la gran mayoría del hidrógeno molecular se encuentra en nubes gigantescas, cuyo tamaño está comprendido entre 50 y 300 años-luz. Estas nubes moleculares gigantes tienen una masa entre 100.000 y un millón de masas solares, y hay alrededor de 5000 en nuestra galaxia.

Otras observaciones han revelado la presencia de cerca de una centena de moléculas diferentes en estas nubes. Encontramos allí numerosas moléculas orgánicas, en particular algunas que son esenciales para la vida. Las nubes moleculares también contienen polvo. A causa de su densidad relativamente elevada, estas nubes son opacas y aparecen, pues, en el cielo como zonas oscuras, o sea, agujeros en la distribución de las estrellas. Un ejemplo bien conocido es la nebulosa de la Cabeza de Caballo.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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