El baño cósmico deburbujas

  • El medio interestelar, o el espacio que se encuentra entre las estrellas, constituye un escenario muy activo donde el gas dibuja impresionantes paisajes

Si miramos más lejos la situación no cambia y el gas, sobre todo el hidrógeno, reina por doquier, tanto en las estrellas como en el espacio que las separa, conocido como medio interestelar; y, por difícil que resulte de creer, genera algunos de los paisajes más bellos del Universo y una serie de estructuras (cáscaras, anillos, agujeros, filamentos, burbujas, superburbujasý) que, en conjunto, bien merecen el apodo de 'baño cósmico de burbujas'. Es en una región especialmente rica de ese 'baño', la nebulosa de Orión, donde recientemente se ha hallado un fenómeno, una especie de gotera cósmica, que servirá para explicar las riquezas del medio interestelar.

Las distintas caras del gas

Pero, antes de entrar en materia, hay que tener en cuenta varias cosas sobre ese medio interestelar que, contrariamente a lo que se tiende a pensar, no está vacío -en la Vía Láctea se acumula una cantidad de materia interestelar superior a cinco mil millones de soles-. El material interestelar de nuestra galaxia, y posiblemente del resto, abarca de un 10 a un 15% de la masa total galáctica y se compone de gas y polvo, distribuido en las siguientes proporciones: un 99% de gas, del que, aproximadamente, un 90% es hidrógeno y el resto elementos más pesados (principalmente helio), y un 1% de polvo, compuesto por carbono, hierro y silicatos. El medio interestelar se manifiesta a través de diversos fenómenos dependiendo de la forma en que se encuentren estos elementos y, al ser el hidrógeno tan dominante, su influencia será mayor. El hidrógeno es un elemento muy simple, cuyo núcleo contiene un solo protón -carga positiva- alrededor del cual orbita un electrón -carga negativa- (lo que generalmente se representa como una pelotita girando en torno a otra más grande). Eso correspondería al hidrógeno atómico, que en el medio interestelar se encuentra en forma de nubes frías o de gas difuso templado. Sometido este gas a temperaturas elevadas, las colisiones entre átomos provocan la separación de los electrones de sus núcleos, un proceso conocido como ionización. Esto ocurre en las proximidades de estrellas muy masivas y toma la forma de nubes calientes de gas ionizado, también conocidas como nebulosas de emisión. Las estrellas muy masivas se caracterizan por su rápido consumo de combustible y la brevedad de sus vidas, a lo largo de las que producen enormes cantidades de radiación ultravioleta capaces de arrancar electrones a los átomos de hidrógeno, ionizándolos. Este proceso genera luz visible y es responsable de uno de los más famosos y fotografiados tipos de objetos celestes, entre los que se hallan la nebulosa de Orión, y constituye una pista inequívoca de la existencia de estrellas jóvenes.

Finalmente, encontramos gas en forma de moléculas (varios átomos ligados), confinadas en nubes muy densas y frías de gas y polvo. Es en estas nubes donde nacen las estrellas.

Fugas en Orión

Conocidas las partes, veamos cómo interaccionan. Para ello la nebulosa de Orión constituye un lugar privilegiado, donde unas pocas estrellas literalmente esculpen el paisaje. Hablamos de estrellas jóvenes y muy masivas que, por un lado, emiten radiación ultravioleta que ioniza el gas circundante y, por otro, presentan un fuerte viento estelar -un flujo de partículas eléctricamente cargadas, en su mayoría núcleos de hidrógeno-, que "barre" todo lo que se encuentra a su paso en un efecto similar al de un quitanieve. En la imagen de Orión se observan claramente dos regiones iluminadas: una en la región superior derecha, cuyo brillo se debe a una única estrella masiva, y otra situada en el centro que alberga las cuatro estrellas del Trapecio, llamadas así por la forma geométrica que componen. Estas estrellas iluminan e ionizan su vecindad, y su potente viento estelar colisiona con las nubes de gas y polvo que rodean las estrellas y producen ondas de choque que erosionan estas nubes; del mismo modo que en nuestro planeta el viento esculpe surcos y dunas en los desiertos, el viento estelar de estas cuatro estrellas ha ido dibujando una cavidad que contiene algo de gas muy tenue a altísimas temperaturas y se halla rodeado de unos muros de gas más frío y denso. Allí donde el gas caliente sobrepresurizado encuentra un punto débil en el muro de gas frío escapa al exterior, como lo haría el gas de un balón pinchado (los científicos creen que en dirección a Eridanus, otra burbuja mayor que hace así acopio de gas ionizado).

Baño de burbujas

El caso de la cavidad de Orión es singular por sus 'fugas', pero este tipo de estructuras, generadas por el viento estelar o por procesos violentos como explosiones de supernova, es relativamente común en el Universo y, bien sea en forma de burbuja, cavidad irregular o arco, suele reducirse a un proceso simple: gas muy caliente y con una velocidad alta que empuja el material que compone medio interestelar. Así, se crea una estructura interior poco densa y caliente de gas ionizado cuyas 'paredes' suelen estar compuestas por gas más frío y denso.

Los astrónomos han hallado estructuras de este tipo en diferentes formatos, desde las pequeñas que apenas alcanzan una décima de pársec de radio (un pársec equivale a 3,2 años luz) hasta las superburbujas que pueden superar los mil pársecs. Entre las primeras se encuentran, por ejemplo, las nebulosas planetarias, que constituyen la fase última de estrellas similares al Sol en la que el núcleo estelar pierde el control sobre la envoltura y esta se expande libremente por el espacio; así, observamos un núcleo estelar muy caliente rodeado de una envoltura fluorescente.

Un segundo tipo de burbuja, en este caso de tamaño intermedio, tiene su origen en estrellas masivas (con un mínimo de diez masas solares) y puede producirse debido a una explosión de supernova, en el que la estrella expulsa de forma catastrófica sus capas externas. Pero también el viento estelar de un conjunto de estrellas muy masivas puede generar una burbuja de este tipo.

Finalmente, un tercer tipo, el de las burbujas de hasta mil pársecs o superburbujas, requiere generalmente de la combinación de varios fenómenos (vientos estelares de asociaciones de muchas estrellas masivas y explosiones de supernova) y evidencia el alto nivel de complejidad y dinamismo del medio interestelar.

Superburbujas y chimeneas cósmicas

El hallazgo de hidrógeno ionizado fuera de sus supuestos confines, las nebulosas de emisión o los remanentes de supernova, formando un enorme halo rodeando la galaxia similar a la corona de la atmósfera solar, proporcionó indicios fundamentales sobre la existencia de estas superburbujas y sobre los procesos internos del medio interestelar. La energía necesaria para activarlos se ha atribuido a las estrellas masivas, y hasta se ha comprobado que algunas galaxias con una población de estrellas masivas superior a la media presentan halos más extensos. Los astrónomos creen que el proceso funcionaría así: una serie de explosiones de supernova muy energéticas da lugar a burbujas de gas caliente en expansión que colisionan con el gas frío del medio interestelar y provocan que éste se comprima en forma de cáscaras finas. En un momento dado, estas cáscaras de gas frío se encuentran con otras burbujas calientes en expansión y se rompen para formar túneles entre las burbujas. Así, pueden interconectar enormes áreas a modo de chimenea y escapar hacia zonas altas del halo galáctico; ahí el gas se enfría y condensa en nubes, que dejan caer su 'lluvia' hacia el plano galáctico.

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