La extraña pareja – Dos nubes de gas muy diferentes en la galaxia de al lado

Dos brillantes nubes de gas muy diferentes en la Gran Nube de Magallanes. Crédito: ESO

El telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO ha obtenido imágenes de una fascinante región de formación de estrellas en la Gran Nube de Magallanes — una de las galaxias satélite de la Vía Láctea. Esta precisa imagen revela dos peculiares y brillantes nubes de gas: la rojiza NGC 2014 y su vecina azulada NGC 2020. Pese a que son muy diferentes, ambas fueron esculpidas por potentes vientos estelares procedentes de estrellas recién nacidas extremadamente calientes que también irradian el gas, provocando que brille de forma intensa.

Esta imagen fue tomada por el Very Large Telescope (VLT) de ESO, instalado en el  Observatorio Paranal, en Chile — el mejor lugar del hemisferio sur para la observación astronómica. Pero incluso sin la ayuda de los telescopios como el VLT, si echamos un vistazo hacia la constelación austral de Dorado (El Pez Espada o el Delfín [1]) en una noche limpia y oscura, podremos distinguir una mancha borrosa que, a primera vista, parece ser tan solo una nube de la  atmósfera de la Tierra.

Al menos esa debió ser la primera impresión del explorador Fernando de Magallanes durante su famoso viaje al hemisferio sur en 1519. Pese a que falleció en Filipinas antes de terminar su viaje, de regreso a Europa su tripulación dio a conocer la existencia de esa nube y de su hermana pequeña y, en su honor, las pequeñas galaxias fueron bautizadas más tarde con el nombre de Magallanes. Sin embargo, ya antes habían sido observadas tanto por exploradores como por observadores europeos en el hemisferio sur, pese a que nunca se informó de ello.

La Gran Nube de Magallanes (Large Magellanic Cloud, LMC) produce nuevas estrellas de manera activa. Algunas de sus regiones de formación estelar como, por ejemplo, la famosa Nebulosa de la Tarántula, pueden verse incluso a simple vista. Sin embargo, hay otras regiones más pequeñas — y no por ello menos interesantes — que los telescopios pueden mostrarnos con un alto nivel de detalle. Esta nueva imagen del VLT explora a una extraña pareja incompatible: NGC 2014 y NGC 2020.

La nube teñida de rosa de la derecha, NGC 2014, es una resplandeciente nube compuesta casi en su totalidad por hidrógeno. Contiene un cúmulo de estrella jóvenes calientes. La fuerte radiación que emana de esas nuevas estrellas arranca electrones de los átomos del gas del entorno, ionizándolo y produciendo un característico brillo rojo.

Además de esta fuerte radiación, las estrellas jóvenes masivas también producen potentes vientos estelares que al final hacen que el gas del entorno se disperse. A la izquierda del cúmulo principal hay una brillante estrella muy caliente [2] que parece haber comenzado este proceso, creando una cavidad que aparece rodeada por una estructura en forma de burbuja llamada NGC 2020. El distintivo color azulado de este objeto, bastante misterioso, tiene de nuevo su origen en la radiación emitida por la estrella caliente — esta vez por ionización del oxígeno en lugar de hidrógeno.

La impresionante diferencia de color entre NGC 2014 y NGC 2020 es el resultado tanto de la diferencia en la composición química del gas del entorno como de la temperatura de las estrellas que hacen que estas nubes brillen. También tienen su influencia las distancias entre las estrellas y las respectivas nubes de gas.

La Gran Nube de Magallanes se encuentra a tan solo unos 163.000 años luz de nuestra galaxia, la Vía Láctea, lo cual en escalas cósmicas significa que está muy cerca. Esta proximidad hace que sea un objetivo muy importante para los astrónomos, ya que nos permite estudiarla con mucho más detalle que otros sistemas más alejados. Fue una de las razones que impulse la fabricación de telescopios en el hemisferio sur, lo cual llevó a la creación de ESO hace cincuenta años. Pese a que a escala humana la Gran Nube de Magallanes sea inmensa, contiene menos de un décimo de la masa de la Vía Láctea y abarca tan solo unos 14.000 años luz — en comparación, la Vía Láctea alcanza unos 100.000 años luz. Los astrónomos la califican como una galaxia enana irregular; su irregularidad, combinada con su prominente barra central de estrellas, sugiere que su forma caótica puede haber sido originada por las interacciones con la Vía Láctea y otra galaxia cercana, la Pequeña Nube de Magallanes.

Esta imagen fue obtenida dentro del programa Joyas Cósmicas de ESO [3] utilizando el instrumento FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph), que trabaja en los rangos visible y ultravioleta cercano y está instalado en el telescopio VLT de ESO.

Notas

[1] Pese a que esta constelación se identifica comúnmente con la del pez espada, hay razones para creer que la menos conocida constelación del delfín puede encajar mejor. Aquí ofrecemos más detalles sobre este asunto.

[2] Este es un ejemplo de un extraño tipo de estrellas llamadas de Wolf-Rayet. Estos objetos de corta vida son muy calientes — sus superficies pueden estar más de diez veces tan calientes como la superficie del Sol — y muy brillantes, por lo que dominan las regiones que las rodean.

[3] Esta imagen procede del programa Joyas Cósmicas de ESO, una iniciativa de divulgación cuya intención es producir imágenes de objetos interesantes, llamativos o visualmente atractivos utilizando telescopios de ESO con finalidades educativas y divulgativas. El programa utiliza tiempo de observación que no puede usarse para observaciones científicas. Todos los datos obtenidos son puestos a disposición de los astrónomos a través del archivo científico de ESO.

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Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).

La medida más precisa del Universo

Impresión artística de una binaria eclipsante. Crédito: ESO/L. Calçada

Tras casi una década de meticulosas observaciones, un equipo internacional de astrónomos ha medido, con mayor precisión que nunca, la distancia a nuestra galaxia vecina, la Gran Nube de Magallanes. Estas nuevas medidas también amplían nuestro conocimiento sobre la tasa de expansión del Universo — la constante de Hubble — y es un paso adelante crucial para entender la naturaleza de la misteriosa energía oscura que hace que la expansión se esté acelerando. El equipo utiliza telescopios instalados en el Observatorio La Silla de ESO, en Chile, además de otros telescopios alrededor del mundo. Estos resultados aparecen en el número del 7 de marzo de 2013 de la revista Nature.

Para conocer con exactitud distancias cada vez más alejadas en el cosmos, los astrónomos sondean la escala del universo midiendo primero la distancia a objetos cercanos, utilizándolos como puntos de referencia (candelas estándar) [1]. Pero esta cadena solo es tan precisa como lo es su eslabón más débil. Hasta el momento, encontrar una distancia precisa a la Gran Nube de Magallanes (Large Magellanic Cloud, LMC), una de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea, ha resultado ser impreciso. Dado que las estrellas en esta galaxia se utilizan para fijar la escala de distancias para galaxias más remotas, las medidas son de crucial importancia.

La minuciosa observación de un extraño tipo de estrella doble ha permitido a un equipo de astrónomos deducir un valor mucho más preciso para la distancia a LMC: 163.000 años luz.

Estoy muy emocionado porque los astrónomos han estado intentando durante cien años medir con precisión la distancia a la Gran Nube de Magallanes, y se ha comprobado que esto es extremadamente difícil”, afirma Wolfgang Gieren (Universidad de Concepción, Chile) uno de los investigadores que lidera el equipo. “Ahora hemos resuelto este problema con un resultado demostrable y con una precisión de un 2%”.

La mejora en la medida de la distancia a la Gran Nube de Magallanes también nos facilita conocer mejor distancias a muchas estrellas variables Cefeidas [2]. Estas brillantes estrellas pulsantes se utilizan como estrellas de referencia para medir distancias a galaxias más remotas y para determinar la tasa de expansión del universo — la Constante de Hubble. A su vez, esta es la base para sondear el universo hasta las galaxias más distantes que pueden verse con los telescopios actuales. De manera que una distancia precisa a la Gran Nube de Magallanes reduce inmediatamente la inexactitud en las medidas actuales de distancias cosmológicas.

Los astrónomos obtuvieron la distancia a la Gran Nube de Magallanes observando una extraña pareja de estrellas cercanas, conocidas como binarias eclipsantes [3]. Dado que estas estrellas orbitan una alrededor de la otra, pasan la una delante de la otra. Cuando esto ocurre, visto desde la Tierra, el brillo total desciende, tanto cuando una estrella pasa delante de la otra como cuando pasa por detrás (aunque la cantidad es diferente) [4].

Haciendo un seguimiento muy preciso de estos cambios en el brillo, y midiendo las velocidades orbitales de las estrella, es posible saber el tamaño de las estrellas, sus masas y otras informaciones sobre sus órbitas. Cuando combinamos esto con medidas minuciosas del brillo total y del color de la estrella [5] se obtienen distancias notablemente precisas.

Este método ha sido utilizado anteriormente, pero con estrellas calientes. Sin embargo, en este caso deben asumirse ciertas hipótesis y estas distancias no resultan tan precisas como se desearía. Ahora, por primera vez, se han identificado ocho binarias eclipsantes extremadamente raras, en las que ambas estrellas son gigantes rojas frías [6]. Estas estrellas han sido cuidadosamente estudiadas y resultan en valores de distancias mucho más precisas — hasta alrededor de un 2%.

ESO proporcionó el equipo perfecto de telescopios e instrumentos necesario para las observaciones de este proyecto: HARPS para obtener las velocidades radiales extremadamente precisas de estrella relativamente débiles, y SOFI para las medidas precisas de cuán brillantes son estas estrellas en el rango infrarrojo”, añade Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile, y Observatorio de la Universidad de Varsovia, Polonia), autor que lidera el nuevo artículo de Nature.

Estamos trabajando para mejorar nuestro método aún más y esperamos tener una distancia a LMC de un 1% dentro de unos pocos años. Esto tiene consecuencias de amplio alcance no solo para la cosmología, sino para numerosos campos de la astrofísica”, concluye Dariusz Graczyk, el segundo autor del nuevo artículo de Nature.

Notas

[1] Las candelas estándar son objetos de conocido brillo. Observando el brillo de este tipo de objetos los astrónomos puede deducir las distancias — los objetos más alejados parecen más débiles. Ejemplos de estas candelas estándar son las variables Cefeidas [2] y las supernovas Tipo Ia. La gran dificultad es calibrar la escala de distancias encontrando ejemplos relativamente cercanos de este tipo de objetos en donde puedan determinarse las distancias por otros medios.

[2] Las variables Cefeidas son estrellas brillantes inestables que pulsan y varían su brillo. Pero hay una relación muy clara entre la velocidad con la que cambian y su brillo. Las Cefeidas que pulsan más rápidamente son más débiles que las que pulsan más lentamente. Esta relación periodo-luminosidad permite que sean utilizadas como candelas estándar de referencia para medir la distancia a galaxias cercanas.

[3] Este trabajo forma parte del Proyecto Araucaria para la mejora de las medidas de las distancias a galaxias cercanas.

[4] Las variaciones exactas de la luz dependen de los tamaños relativos de las estrellas, de sus temperaturas y colores y de los detalles de las órbitas.

[5] Los colores se miden comparando los brillos de las estrellas en diferentes longitudes de onda del infrarrojo cercano.

[6] Estas estrellas se encontraron buscando entre los 35 millones de estrellas de LMC estudiadas con el proyecto OGLE.

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