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¿Cuántas nebulosas planetarias hay en nuestra galaxia?

  • Se cree que las estrellas como el Sol terminarán su vida en forma de nebulosa planetaria, uno de los objetos más bellos del cosmos

Seguramente todos nos habremos preguntado en alguna noche oscura, cuando miramos al cielo, cuántas estrellas pueblan el firmamento. La pregunta no deja de tener gran interés. De hecho, mucho de lo que conocemos sobre la estructura de nuestra galaxia, la Vía Láctea, lo hemos aprendido contando estrellas. La idea es sencilla, y similar a cuando miramos a través de una arboleda y deducimos que en aquellas direcciones donde hay más árboles la arboleda tiene mayor extensión.

El problema es por supuesto más complejo pero, a pesar de todas las complicaciones, hemos sido capaces de estimar la forma de nuestra galaxia y llegar a determinar el número de estrellas que la componen, en torno a trescientos mil millones de estrellas (un tres seguido de once ceros).

El procedimiento de contar, aunque pueda parecer burdo, es de gran utilidad en astronomía. Veamos un ejemplo:

¿Cómo acabará el Sol?

Una de las afirmaciones 'clásicas' de la astronomía actual asegura que el Sol acabará su existencia como una nebulosa planetaria, una burbuja de material ionizado altamente enrarecido. Esta burbuja envuelve lo que fuera el núcleo estelar por un corto periodo de tiempo, no mucho más de treinta mil años, antes de disiparse en el medio interestelar. En realidad, los modelos teóricos afirman que todas las estrellas con masa inicial entre 0,8 y ocho veces la masa del Sol acabarán en forma de nebulosa planetaria. Bueno, eso es lo que afirman los modelos, pero no hay observación posible que nos permita determinar los límites exactos de la masa inicial de las estrellas que se convertirán en nebulosa planetaria.

Es entonces cuando contar puede ayudarnos. Si todas las estrellas dentro de un cierto rango de masas se convirtieran en nebulosas planetarias, como creemos ahora, entonces a partir del número de estrellas y del tiempo que les lleva su evolución será posible inferir cuántas nebulosas planetarias se forman por intervalo de tiempo. Entonces, conocido el tiempo que tarda una nebulosa planetaria en disiparse en el medio interestelar, podremos determinar cuántas nebulosas planetarias deben existir en nuestra galaxia. Incluyendo las muchas incertidumbres en los modelos de evolución estelar, de población de estrellas y sobre la duración de una nebulosa planetaria, esperamos encontrar un número de nebulosas planetarias entre 33.000 y 60.000. ¿Está este número en acuerdo con las observaciones?

Lo cierto es que hay grandes discrepancias. El número de nebulosas planetarias que se conocía hace unos años en la Vía Láctea era de 2.500, muy lejos de las estimaciones teóricas incluso cuando se hacen correcciones al alza para incluir aquellas que no detectamos hasta alcanzar las 8.000 nebulosas planetarias. O bien hay aspectos básicos en la evolución estelar y formación de las nebulosas planetarias que no entendemos correctamente, o bien hay una población significativa de nebulosas planetarias que no hemos hallado aún.

Buscando las que faltan

Dada esta extraordinaria discrepancia, se ha sugerido que la formación de una nebulosa planetaria se produce solo cuando la estrella progenitora forma parte de un sistema binario. Únicamente en esos casos sería posible que la estrella progenitora, con el tirón gravitatorio adicional de la compañera, pueda deshacerse de su envoltura en una escala de tiempo lo suficientemente corta que permita que la estrella alcance la temperatura superficial adecuada para ionizar el material circundante antes de que este se disipe en el medio interestelar. Si esto fuera así, nuestro Sol no llegaría nunca a convertirse en nebulosa planetaria.

Antes de llegar a esta conclusión, hemos de continuar la búsqueda de nuevas nebulosas planetarias, estar seguros de que las hemos detectado todas o, al menos, que sabemos cómo corregir el número de objetos que se han detectado con el cálculo de los que no lo han sido. En los últimos años se han llevado a cabo grandes esfuerzos observacionales en busca de nuevas nebulosas planetarias. El primero de ellos, liderado por el profesor Quentin Parker (Macquarie University, Australia), se conoce como MASH. Este trabajo ha descubierto en torno a 1.250 nuevas nebulosas planetarias. Por tanto, por sí solo MASH ha aumentado en un 75% la población de nebulosas planetarias de la Galaxia. Pero MASH no solo ha proporcionado el mayor incremento en el número de nebulosas planetarias sino que, dado que todas las observaciones fueron llevadas a cabo con la misma instrumentación, la muestra tiene una gran homogeneidad, lo que confiere gran valor a los estudios estadísticos que de ella puedan derivarse. Y, tal vez lo que es más importante, todas estas nuevas detecciones han sido seguidas por un intenso programa de observaciones espectroscópicas para confirmar con completa certeza la naturaleza de las fuentes.

En el hemisferio norte también se han desarrollado esfuerzos en este sentido. El primero que debemos mencionar ha sido liderado por el doctor George Jacoby (WIYN Observatory, USA) y ha estado centrado en la búsqueda de nebulosas planetarias extensas de muy bajo brillo superficial y, por tanto, de muy difícil detección. Para este trabajo ha sido "reclutado" un grupo de voluntariosos astrónomos aficionados que, tras repartirse diferentes áreas del cielo, han analizado minuciosamente las placas fotográficas del Digital Sky Survey para descubrir decenas de nuevas nebulosas planetarias que habían pasado anteriormente inadvertidas. Los astrónomos aficionados no han trabajado en balde. Muchos de estos objetos, como el que se muestra en una de las imágenes, se conocen ahora por el nombre de sus descubridores. Como se suele decir, el trabajo duro tiene su recompensa …

A pesar de estos progresos, faltaba una aportación similar a la de MASH en los cielos del hemisferio norte. Esta ha sido realizada por IPHAS, un proyecto liderado por el doctor Romano Corradi (Instituto de Astrofísica de Canarias) que ha posibilitado la identificación de más de mil candidatos a nebulosa planetaria; algunas de ellas tan espectaculares como la Nebulosa del Collar que se muestra en estas páginas.

Desde Sierra Nevada

Las características de IPHAS son, en muchos sentidos, similares a las de MASH, del que puede considerarse su continuación en el hemisferio norte. Sin embargo, no existe un seguimiento espectroscópico sistemático de estos candidatos que nos permita confirmar su naturaleza de nebulosa planetaria. Con tal fin, se ha iniciado un programa de confirmación de la muestra de candidatos IPHAS usando el espectrógrafo ALBIREO en el telescopio de 1,5 metros del Observatorio de Sierra Nevada. Los primeros resultados han sido muy satisfactorios y el proyecto habrá de extenderse durante años hasta observar cientos de candidatos susceptibles de ser observados desde Sierra Nevada.

Será un largo camino que esperamos conduzca a un número significativo de publicaciones y producción científica. Podremos refinar la muestra de nebulosas planetarias de IPHAS y determinar propiedades básicas como la excitación nebular (relacionada con la temperatura superficial de la estrella), la densidad y temperatura del gas nebular, la extinción hasta el objeto y su composición química. También esperamos encontrar objetos exóticos, en absoluto relacionados con las nebulosas planetarias, pero que serán interesantes por sí mismos.

Volviendo al inicio, este trabajo nos servirá para seguir contando objetos, separando el grano de la paja. Sabremos con mayor precisión cuál es la densidad espacial de nebulosas planetarias en nuestra galaxia, cómo se distribuyen en ella y cuál es su población total. Estos resultados son importantísimos para conocer la influencia de las estrellas progenitoras de nebulosas planetarias en la evolución química de las galaxias, al contribuir al enriquecimiento del medio interestelar. Y tal vez lleguemos a entender la evolución de estas estrellas y la formación de las nebulosas planetarias lo suficientemente bien para que, cuando alguien nos pregunte cómo acabará el Sol, sepamos dar una respuesta acertada.

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