A la luz de un faro (protoplanetarias)

Publicado por Miguel Ángel Pugnaire Sáez el 14 noviembre, 2015

Como ya sabemos, las nebulosas planetarias son la etapa final de las estrellas con una masa relativamente pequeña (entre 1 y 8 masas solares), formadas por la pérdida de la envoltura gaseosa de una estrella que empieza a apagarse poco a poco, convirtiéndose en una enana blanca. Pero hay una fase que podemos observar, intermedia entre la estrella en su plenitud y la nebulosa planetaria, que recibe el nombre de Nebulosa Protoplanetaria. Es el preámbulo de la planetaria, una corta etapa que se caracteriza, entre otras cosas, por ser una nebulosa de reflexión en vez de emisión. ¿Qué significa esto? Que no es una nebulosa con brillo propio, que se encuentre ionizada, sino que se ilumina con el resplandor de la estrella que la ha generado, “refleja” su luz hacia nosotros. A medida que la estrella vaya aumentando su temperatura llegará un momento en el que será capaz de ionizarla y comenzará a emitir radiación ultravioleta, convirtiéndose en una nebulosa planetaria. Mientras tanto, las protoplanetarias son una fuente lejana de rayos X.

La estrella central se va calentando paulatinamente conforme va perdiendo su envoltura, y estos gases adquieren una morfología axial que las hace especialmente interesantes, una estructura bipolar que las diferencia de la mayoría de planetarias. Vamos a ver dos de ellas, ambas en la constelación del Cisne.

La primera, denominada coloquialmente la Nebulosa de la Huella, Foto Minkowski 1-92 es Minkowski 1-92. En la región de la cabeza del Cisne, se encuentra a unos 7.500 años luz de nosotros y está formada por dos lóbulos, uno mayor que el otro, con origen en un estrecho centro dominado por la estrella responsable. Se piensa que si fuera una estrella doble se podría explicar más fácilmente esta estructura bipolar, o quizás se deba a un disco de acreción de la estrella central que absorbe materia en el ecuador, no hay nada claro todavía a este respecto. Lo que sí es innegable es su interesante figura, fotografiada en detalle por el Hubble.

Al ocular no veremos gran cosa porque es especialmente pequeña. La observación la realicé desde la terraza de mi casa, en cielos suburbanos, ya que, aunque sea de dimensiones reducidas, es un objeto bastante brillante, al alcance de telescopios modestos. A bajo aumento, una vez orientado en la zona, se ve como una estrella doble, con sus componentes muy unidos. Hace falta aumentar la magnificación para poder verlo como dos pequeñas nebulosas, casi puntuales, que se rozan en la distancia. Una de ellas es algo mayor, de contorno redondeado, y no es difícil compararlo con una huella en miniatura, aunque no podremos ver ningún detalle más.

Con el nombre de PK 80-6.1 o RAFGL 2688 se conoce a la Nebulosa del Huevo, otra protoplanetaria que puede mostrarnos algo más que su compañera. También se encuentra en la constelación del cisne, sobre una de sus alas, y está a la mitad de distancia, a unos 3.000 años luz. Su pequeño diámetro no impide disfrutar de su interesante forma. Una serie de anillos concéntricos parten de su estrella central que, a modo de faro cósmico, emite unos potentes haces de luz que iluminan simétricamente dichos anillos, adquiriendo la forma de arcos luminosos. Esta envoltura de gas se expande a unos 20 km por segundo, y tiene un tamaño aparente ed unos 15 segundos de arco.

Visualmente, a pocos aumentos se parece bastante a Minkowski 1-29. Dos lóbulos, uno mayor que el otro, son visibles sin mayor problema en un campo densamente poblado por la Vía Láctea. Uno de ellos es claramente mayor, lo cual se aprecia con aumentos más elevados, que soporta sin problemas. A 214 aumentos, y tras un rato de visión periférica y respiración relajada, pude apreciar algo con lo que no contaba. Una línea ecuatorial salía de cada lóbulo hacia fuera, corta y débil, pero claramente visible. En el momento en que realicé la observación no sabía cómo era el objeto, así que supuse que serían líneas de difracción por la humedad, pero aun así me decidí a dibujarlas. Luego comprobé que están ahí realmente, correspondiendo a dos potentes haces de luz.

Muchas otras nebulosas protoplanetarias están ahí para que las miremos a través del ocular, siendo objetos interesantes y distintos a los que estamos habituados, ayudándonos además a comprender un poco mejor esa inmensidad que nos rodea.

La joven NGC 7027

Publicado por Miguel Ángel Pugnaire Sáez el 10 noviembre, 2015

Las nebulosas planetarias son, como ya sabemos, las exhalaciones de las estrellas que, moribundas, comienzan a apagarse poco a poco. Es una fase que dura relativamente poco tiempo y presenta una gran variedad de formas. La nebulosa que vamos a ver hoy es especial, no sólo por su forma, sino porque es la nebulosa más joven que se conoce hasta ahora, habiéndose formado hace la irrisoria cantidad de 600 años. En términos astronómicos, que suelen medirse en millones de años, la edad de NGC 7027 es el equivalente a un zigoto recién formado, lo cual nos permite ver, en primera línea, cómo se forman estas grandes masas de gas. Esta nebulosa planetaria es, por tanto, una de las más estudiadas por los astrofísicos.

Fue descubierta en 1878 por Edouard Stephan, famoso por descubrir también el conocido como “Quinteto de Stephan”, que será la siguiente entrada del blog. Hasta 1996 se pensaba que NGC 7027 era una nebulosa protoplanetaria, la fase anterior a una nebulosa planetaria, en la que la estrella central no tiene energía Foto NGC 7027 suficiente para ionizar el gas expelido (también tendrán su propia entrada en breves). En ese año, el telescopio Hubble mostró al mundo su verdadera naturaleza y el gas ionizado que brillaba en su interior, pasando a ser considerada entonces una nebulosa planetaria, pero especialmente joven. Su estrella central tiene una masa unas 3-4 veces mayor que nuestro sol, y se encuentra a “tan sólo” 3.000 años luz de nosotros. Dicha distancia hace pensar que debería tener un tamaño considerable, pero lo cierto es que es verdaderamente pequeña. Mientras que la mayoría de nebulosas planetarias miden más de un año luz de diámetro, NGC 7027 mide 0.1×0.2 años luz, como decíamos, es como una nebulosa recién nacida. El gas se aleja de la estrella a 17 km por segundo, necesitando sólo 10 minutos para recorrer la tierra de un extremo a otro, y unos 100 días para cubrir la distancia que nos separa del sol.

En fotografías de larga exposición destacan una serie de distintas capas superpuestas entre sí. En la imagen del Hubble se aprecian varias capas circulares a modo de cebolla, formadas por sucesivas expansiones de la cubierta de la estrella. En su interior el gas expelido, debido a los vientos y a la rotación de la estrella, ha dado lugar a una forma de almohada muy característica de esta nebulosa, partida en dos por el centro. Una gran fuente de rayos X y radiación infrarroja sale de esta región, signo de las altas temperaturas a las que está sometido.

Al buscar NGC 7027 tenemos que conocer bien la zona que vamos a ver, pues es una región muy poblada de estrellas, en plena constelación del cisne, y la nebulosa es bastante pequeña, midiendo unos escasos 14 segundos de arco. Por este motivo tendremos que usar el ocular de mayor aumento que dispongamos,

Ya a bajos aumentos podemos verla como una estrella brillante (tiene una magnitud 10) y algo engrosada. El observador habituado a las planetarias pequeñas sabrá apreciar esa sensación de que “no es una estrella normal”. Mayores aumentos muestran un engrosamiento de una pequeña mancha con forma ligeramente alargada. Tuve que usar 214 aumentos para ver claramente como esa mancha se dividía en dos y adquiría cierta forma rectangular, siendo más brillante en cada uno de sus polos. Una de las partes destaca con un tamaño algo mayor que la otra, pero aun así sus dimensiones son bastante pequeñas. El filtro OIII resalta una barbaridad el brillo de la nebulosa, haciéndola distinguible del resto de estrellas, si bien no me resultó muy útil para diferenciar las dos partes.

Como complemento a esta visita podemos dar una vuelta por NGC 7044, un lejano cúmulo abierto que se encuentra a 10.000 años luz de nosotros. Es especialmente interesante porque se aprecia como una nube pequeña y lejana, tanto que es verdadera difícil distinguir sus estrellas. A 125 aumentos empiezan a aparecer algunas chisporroteando sobre el fondo blanquecino. Sea como fuera, es una agradable visión que no deberíamos obviar si pasamos por esta zona. Foto NGC 7044

Bajo el ala del cisne (NGC 6894 y NGC 6940)

Publicado por Miguel Ángel Pugnaire Sáez el 15 octubre, 2015

El cisne, en plena vía láctea, es un verdadero museo estelar, contando en su haber con una incontable colección de objetos de todo tipo. Bajo una de sus alas, junto a los imponentes Velos, el cisne guarda dos joyas poco reconocidas, accesibles ambas a instrumentos de pequeña abertura.

El primero de ellos es una bonita nebulosa planetaria, el último suspiro de una estrella moribunda que ha querido dejar un recuerdo de su presencia para la posteridad (o, al menos, para los próximos 10.000 años). NGC 6894 stripes Se trata de NGC 6894, un objeto de bajo brillo superficial pero agradecido bajo buenos cielos. Es una nebulosa planetaria con forma de anillo que recuerda a la famosa M57. A su lado, en fotografías de larga exposición, presenta tres franjas de nebulosidad, paralelas entre sí y demasiado débiles para ser observadas a simple vista. Su orientación convierte en culpable de su presencia, según un estudio reciente, al medio interestelar (conocido por sus siglas en inglés ISM). Este medio interestelar hace referencia al espacio que hay entre las estrellas que, lejos de lo que se cree, no es vacío precisamente. Está formado por átomos de distintos elementos, con un 90% de hidrógeno, en estado principalmente gaseoso y algo de polvo (un 1% del total). Este ISM se clasifica según su temperatura en tres categorías, y cuando es más frío favorece el depósito de sus elementos y la aglomeración, siendo el germen de futuras nebulosas y posteriores estrellas. Además, está sujeto a los fuertes vientos electromagnéticos provocados por las estrellas y la rotación de la galaxia. Tendemos a creer que el espacio entre las estrellas es un oscuro desierto vacío, pero lo cierto es que es un mar de vientos y gases en constante movimiento.

Al mirar con el telescopio a NGC 6894 llama la atención el gran tamaño si lo comparamos con la mayoría de nebulosas planetarias, que son poco mayores que puntos en el cielo. El disco de esta nebulosa se aprecia perfectamente, débil al principio, más intenso conforme el ojo se va a acostumbrando a la oscuridad. Una vez adaptados, a partir de 125 aumentos, deja ver, intermitentemente, un borde más brillante, que le otorga un bonito aspecto anular. Con el filtro OIII esta característica queda bastante más contrastada, apreciándose como un débil anillo de humo, una réplica algo más tenue de M57. Es una imagen muy sugerente que se queda grabada en la retina.

El siguiente objeto, NGC 6940, es mucho más luminoso, un cúmulo abierto que se encuentra dentro de los límites de la constelación de Vulpecula (un nombre peculiar, pero preferible a “La Zorra”). A 2.500 años luz de nosotros, este cúmulo abierto es una gran aglomeración de estrellas azules y rojas que vagan juntas por el cielo. Con una magnitud de 6.30, debería ser visible a simple vista bajo un cielo oscuro.

NGC 6940

Con prismáticos es una visión excepcional, una nube alargada con pequeñas estrellas hormigueando en su interior, flotando en medio de la vía láctea. Al telescopio es un espectáculo impresionante, no sólo por el cúmulo, sino por el marco de la imagen, con cientos de estrellas brillando a su alrededor. No en vano estamos apuntando a uno de los brazos de nuestra galaxia. Varias estrellas brillantes guardan entre ellas a NGC 6940, una concentración de un centenar de astros de diferentes brillos que rellenan un espacio de unos 15-20 minutos de arco. Hay tantas que es difícil, por no decir imposible, definir cuáles pertenecen al cúmulo, que en teoría posee unas 80. Un fondo que parece neblinoso deja de ser tal cuando se mira atentamente a 125 aumentos, dejando claro que la supuesta nebulosa no son más que estrellas, más aún de las que parecía. El cúmulo tiene una forma ligeramente alargada, diría que en “Y”, siendo el extremo central y uno de los lados más abundantes en estrellas. Justo antes de terminar me llamó la atención una estrella que ocupaba el centro del cúmulo, que brillaba con un intenso tono rojo. Personalmente, me considero una persona con baja sensibilidad al color, pero esta estrella la pude apreciar sin lugar a dudas. Luego, comparando con fotografías, pude comprobar que, efectivamente, una bonita estrella roja preside el conjunto, poniendo el broche de oro a este objeto.

Dos planetarias de verano (NGC 40 y NGC 6826)

Publicado por Miguel Ángel Pugnaire Sáez el 6 octubre, 2015

La estación estival nos brinda la oportunidad de observar un buen número de nebulosas, tanto planetarias como difusas. En esta ocasión nos vamos a centrar en dos nebulosas planetarias, el vestigio de la muerte de dos estrellas, en Cefeo y en el Cisne.

NGC 40 o Caldwell 2, situada muy cerca de Errai o gamma Cephei, es una planetaria que se encuentra a 3.500 años luz de nosotros, y presenta una serie de peculiaridades que la hacen digna de observar. Por un lado su estrella central es bastante brillante, con una magnitud de 11.6, y se considera una estrella de Wolf-Rayet (en esta entrada hablábamos sobre ellas). Esto es equivalente a altas temperaturas (50.000 ºC), rápida pérdida de su envoltura y fuertes vientos que modelan los gases que la rodean. A estos vientos se deberá, probablemente, el curioso revestimiento que la rodea, que semeja un óvalo que es cortado en dos lados opuestos, de forma que la estrella central parece flanqueada por dos paréntesis o líneas curvas independientes.

Al telescopio es realmente interesante. A 65 aumentos ya se aprecia como una estrella ensanchada y borrosa, que queda perfectamente definida cuando usamos 125 aumentos. Entonces se ve cierta forma ovalada en su forma, y se aprecian perfectamente los dos “paréntesis” que rodean a una brillante estrella central. Uno de los paréntesis parece tener distinto grosor en uno de sus extremos. Hacia el interior, una clara nebulosidad inunda el resto del espacio hasta llegar a laestrella. A 214x el contraste mejora notablemente, es una nebulosa que aguanta muy bien los aumentos, así que decidí hacer el dibujo con el ocular Omegon de 7 mm. El campo, para ser hecho a tanto aumento, es bastante rico en estrellas.

Tras un rato de adaptación pude ver algo que se situaba en la envoltura de la nebulosa, un nódulo, pensé primero. Tras mirar con detenimiento comprobé que era una pequeña estrella inmersa en la capa externa, muy cerca de uno de los paréntesis, aportando a todo el conjunto un agradable broche.

El siguiente objetivo fue NGC 6826, otra nebulosa planetaria que brilla en un campo plagado de estrellas en la constelación del Cisne, bajo una de sus alas. El cisne vuela, pero lo hace lentamente, de forma que dispondremos de varios meses para recorrerlo entero, gracias al alargamiento de las noches de otoño. Esta nebulosa forma parte también del catálogo Caldwell, con el número 15, y es conocida como la Nebulosa Parpadeante (Blinking planetary).

NGC 6826 se encuentra un poco más cerca que NGC 40, a 2.000 años luz de distancia, y su diámetro es algo menor. Como la mayoría de nebulosas planetarias, tiene forma esferoidal, con algunos matices que vamos a ver. En fotografías puede apreciarse cómo NGC 6826 está compuesta por dos capas superpuestas, una mayor redondeada, y otra menor más elíptica. Estudios de 1990 sugieren que la forma elíptica de la nebulosa se debe a la presencia de una estrella compañera que fue evaporada por la estrella central. Al parecer, esto explicaría su forma ovoidea, mientras que la capa más externa, invisible al telescopio visual, es perfectamente redonda.

Además la nebulosa posee dos zonas polares iluminadas de forma características que son conocidas como FLIERs (o Regiones de Emisión Rápida de Ionización-baja… Sería una traducción aproximada), que podemos encontrar en otras nebulosas planetarias. Parece que provienen de fulguraciones de la estrella central y alcanzan velocidades supersónicas. Nuevos estudios en el futuro podrán comparar su movimiento actual y establecer un poco mejor su naturaleza.

Su estrella central brilla con una magnitud 10.6, y es este alto brillo el responsable de su efecto “parpadeante”. Efectivamente, cuando observamos NGC 6826 a bajo aumento se produce un curioso fenómeno, una especia de ilusión óptica. Si miramos la estrella fijamente, la nebulosa desaparece, y cuando miramos a otro lado, la nebulosa resurge ante nuestros ojos, como si estuviera parpadeando realmente. Este efecto dejé de notarlo a mayores aumentos.

Como la mayoría de planetarias, soporta estupendamente altos aumentos sin pérdida de la calidad de visión, siempre que la noche sea estable. A 214x la imagen era estupenda. La brillante estrella rodeada de una clara esfera nebulosa, con gran brillo superficial, al lado de una bonita estrella. Pero esa noche buscaba algo más. Había visto imágenes de los FLIERs y me pregunté si estarían al alcance de mi telescopio. Dediqué un buen rato a NGC 6826, usando la visión periférica en distintos ángulos, respirando más rápido, menos… hasta que finalmente noté un punto brillante en uno de los lados de la nebulosa. Al principio pensé que había sido sugestión, pero volví a intentarlo de nuevo y pude comprobar reiteradas veces que ese “algo” estaba ahí. Posteriormente confirmé por su posición que era uno de los FLIERs, el opuesto a la estrella más cercana. El otro me fue totalmente imposible, habrá que buscar mejores noches (y más horas de práctica).

X-1 Cyg, o cómo ver un agujero negro

Publicado por Miguel Ángel Pugnaire Sáez el 9 septiembre, 2015

En 1964 un cohete suborbital detectó por primera vez en la historia una fuente de rayos X que provenía de una región en la constelación del Cisne. Imaginad la emoción que sentiría el mundo entero, dejándose llevar por la imaginación en una época en la que no se habían recibido todavía señales extraterrestres. No fue hasta 1971 cuando se empezó a desentrañar el misterio de ese “faro estelar” que emitía rayos X a una velocidad pasmosa.

Estamos hablando de la fuente de rayos X conocida como X-1 Cygnus, situada a 6.070 años luz de nuestra isla particular, formando parte de una inmensa región de estrellas conocida como Cygnus OB3, que viajan juntas por la galaxia como una bandada de pájaros. Sin embargo, al apuntar con telescopios visuales a X-1 Cyg no se apreciaba nada, salvo una estrella cercana a la fuente original. Cuidadosas observaciones posteriores pusieron en evidencia que esa solitaria estrella formaba en realidad parte de un sistema binario, siendo su compañera no una estrella, sino la invisible y esquiva fuente de rayos X. Ante la existencia de un objeto desconocido se barajaban dos opciones para explicar su naturaleza. Por un lado podría ser una estrella de neutrones, la última fase de una estrella que ha colapsado, de una masa igual a 8-10 masas solares. Sin embargo se comprobó que la masa de X-1 Cyg debía equivaler aproximadamente a 15 soles, dejando atrás la hipótesis de la estrella de neutrones. Un cuerpo de estas características cumplía todos los requisitos para ser considerado un agujero negro, y así fue, convirtiéndose en el primero de dichos objetos de los que se tuvo constancia.

Entonces, ¿qué es realmente un agujero negro? Para entenderlo tenemos que comprender que una estrella mantiene su estado gracias a dos fuerzas. Una es el resultado de múltiples explosiones, reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en ella, en las cuales se fusionan dos moléculas de hidrógeno y forman helio, generando una gran cantidad de energía de “dentro a fuera”. La otra fuerza es la gravedad, que a diferencia de la anterior, tienda a mantener la estrella comprimida, es una fuerza de “fuera a dentro”. Cuando todo el hidrógeno se consume y se forma helio, éste a su vez reacciona (con más dificultad que el hidrógeno) y da lugar a carbono, formándose a continuación, en las estrellas muy masivas, otros elementos más pesados. Una vez que se forma níquel, la capacidad de fusión se anula, con lo cual la estrella pierde su “fuerza interior” y la gravedad actúa entonces en todo su auge, comprimiendo la estrella rápidamente. Esto da lugar al colapso de una estrella y a una gran explosión que se denomina supernova. Toda la masa original de la estrella (restando los gases que salen despedidos y forman los remanentes de supernova, de los cuales ya veremos algunos) queda comprimida en un espacio de apenas 40 km. La densidad es entonces tan inmensa que atrae todo lo que hay a su alrededor, no dejando si quiera escapar la luz. Estos párrafos sirven para introducir el informe de observación, si queréis una explicación más completa y clara os recomiendo visitar el siguiente enlace del blog “Ciencia de Sofá”: http://cienciadesofa.com/2013/04/agujeros-negros-acelerador-particulas.html.

De todo lo anterior podemos deducir que es imposible ver X-1 Cyg, y es cierto, Sin embargo, nada nos impide ver a la estrella azul que forma sistema binario con ella, ya que cuenta con una generosa magnitud 9, al alcance de prismáticos y telescopios.

Tenemos que dejar paso a la imaginación y a ver a esa gigante azul, deformada por estar dejándose, de forma literal, la piel por su compañero. X-1 Cyg está absorbiendo las capas superficiales de la estrella, girando en un continuo baile que durará más que nosotros, completando una vuelta en tan sólo 5.6 días. Es uno de esos objetos que tenemos que “ver” con la mente para sacarle provecho, y cuando alguien nos pida ver un agujero negro, ya sabemos a dónde apuntar.

Cygnus_X-1

El nido del astrónomo

Divulgación y dibujo astronómico

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