Nebulosas de emisión, el caso de la nebulosa cometaria NGC 2313.

Las nebulosas son material interestelar, gas y polvo que fue eyectado por estrellas.
En algunos casos, ese material resultó de la explosión de estrellas masivas, del cual pueden formarse otras estrellas de segunda generación.
Durante una época, algunas galaxias fueron catalogadas como nebulosas debido a su aspecto difuso, incluso se hablaba de nebulosas espirales.

Hoy sabemos que el origen de las nebulosas es estelar.
Las hay que refractan la luz de estrellas cercanas o en su interior. Este último caso es el de los complejos moleculares donde nacen las estrellas.
Las hay de reflexión. Se trata de material de interestelar donde prevalece el polvo que refleja la luz de estrellas bajo un cierto ángulo de incidencia.
También hay nebulosas de emisión. Son aquellas que brillan con luz propia.
Reciben luz de estrellas de sus vecindades, lo que provoca que sus átomos se ionicen, esto es: que pierdan electrones. Así se trata de nebulosas de gas ionizado o plasma. Cuando estos electrones se recombinan con otros átomos, entregan la energía que absorbieron para escapar de sus átomos. Esa energía es entregada en forma de radiación, lo que hace que la nebulosa brille.

Un ejemplo es la nebulosa de emisión NGC 2313.

Imagen de NGC 2313 crédito de NASA/ESA Hubble Space Telescope.

Ubicada a casi 4000 años luz de casa en la constelación de Monoceros, está iluminada y excitada por la estrella de mediana masa que se observa el en centro de la imagen catalogada como V565.
Una mitad (la izquierda de la imagen) resplandece por esta estrella, mientras que la otra (la derecha) permanece obscurecida para nosotros por el polvo que se interpone. Así, la nebulosa adquiere para nosotros un aspecto de “abanico” que le valió por un tiempo el calificativo de “nebulosa cometaria” por su aspecto similar al de un cometa.

Referencia y fuente:
Hubble Spots a Cosmic Cloud’s Silver Lining | NASA, 14.may.2021 | https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/2021/hubble-spots-a-cosmic-cloud-s-silver-lining

pdp.

¿Se detectaron antiestrellas?

La antimateria es la versión opuesta de la materia.
Así como la materia está compuesta por átomos constituidos por electrones (cargas negativas) alrededor de un núcleo compuesto por protones (positivos) y neutrones (partículas sin carga); la antimateria está compuesta por antiátomos constituidos por antielectrones o positrones (cargas positivas) alrededor de antinúcleos compuestos de antiprotones (negativos) y antineutrones.

De esta manera, existirían los antielementos compuestos por sus antiátomos correspondientes, de la misma manera que los elementos están formados por sus átomos correspondientes.
Cuando materia y antimateria entran en contacto, se aniquilan mutuamente en un proceso donde se irradia energía y hasta se crean otras partículas.
Se piensa que ambas se crearon en el origen del Universo, y al respecto hay diferentes ideas.

1.- Ambas no se pudieron dar en la misma proporción ya que se deberían haber aniquilado mutuamente. En este sentido, algunos piensan que de alguna manera materia y antimateria están alejadas y a salvo una de otra. Así, habría una región del Universo poblada de antimateria.

2.- Por razones de simetrías no respetadas, la materia habría aparecido en mayor proporción. Luego, la antimateria se habría aniquilado con parte de la materia y tendríamos así el Universo actual poblado solamente con materia (¿La violación CP explica la abundancia de materia sobre la antimateria? | pdp, 9.mar.2017 | https://paolera.wordpress.com/2017/03/09/la-violacion-cp-explica-la-abundancia-de-materia-sobre-la-antimateria/). En este sentido, hay quienes piensan que la antimateria está en una región alejada de la materia, por ejemplo, en el halo de la galaxia donde hay poca materia con la que aniquilarse.

En la aniquilación, habría una radiación particular de energía en rayos Gamma.
Si en esas regiones hay antimateria, es probable que haya colapsado en la formación de antiestrellas. Estos objetos podrían interactuar con material interestelar del halo galáctico y emitir la radiación Gamma esperada cuando se aniquila una parte de ellos al contacto con la materia allí presente. De hecho se han hallado 14 fuentes de este particular tipo de radiación.

Mapeado de las 14 fuentes de particulares rayos Gamma – crédito y cortesía de Simon Dupourqué/IRAP

Hay que observar si estas fuentes también irradian energía en otras frecuencias, ya que podrían ser fuentes “convencionales” tales como núcleos activos de galaxias. De no detectarse radiación en otras frecuencias, podría tratarse de antiestrellas en contacto con material interestelar.

Las antiestrellas podrían producir antihelio a partir del anihidrógeno, como las estrellas producen helio a partir del hidrógeno. De hecho, se han detectado partículas de antihelio.
Los rayos cósmicos, son partículas atómicas con carga eléctrica que se originan en eventos cataclísmicos astrofísicos. Estos pueden chocar con material interestelar y generar partículas exóticas como las de antihelio.
Según algunas estimaciones, las partículas de antihelio producidas por los rayos cósmicos no podrían ser tantas como las detectadas. Así, se piensa que pueden haberse originado en la fusión producida en el interior de antiestrellas.

Referencia:
Are antimatter stars firing bullets of antihelium at Earth? | PhysicsWord, 2.may.2021 | https://physicsworld.com/a/are-antimatter-stars-firing-bullets-of-antihelium-at-earth/

Fuente:
Constraints on the antistar fraction in the Solar System neighborhood from the 10-year Fermi Large Area Telescope gamma-ray source catalog | Phys. Rev. D 103, 083016 – Published 20 April 2021 | Simon Dupourqué et al. | Abstract: https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.103.083016

pdp.

El extraño objeto StDr 56.

Las nebulosas planetarias (NPs) son material abandonado por estrellas de tipo Solar cuando terminan su vida de gigantes rojas.
En ese momento de su evolución, luego de agotar el Helio, colapsan a su etapa de compactas enanas blancas dejando sus capas exteriores alejándose de ellas. Esas NPs suelen ser esféricas aunque las hay de otras formas caprichosas como reloj de arena o mariposa, todas explicadas generalmente por la presencia de una estrella compañera. La NP brilla por la radiación de la enana en su centro, muchas veces por fluorescencia, hasta que la radiación disminuye mucho para excitarla y la nebulosa se disipa en el espacio (Fluorescencia | pdp 3.jul.2015 | https://paolera.wordpress.com/2015/07/03/fluorescencia/).

Pero hasta principios del 2021, el objeto catalogado como StDr 56, aún es un desafío.
El catálogo StDr, es un catálogo de NPs curiosas y objetos desconocidos en el que éste lleva el número 56 (Catálogo StDr | http://planetarynebulae.net/EN/page_np_resultat.php?id=718).

Imagen de StDr 56 – Es tan débil que pese a tener un tamaño aparente como la Luna llena hubo que acumular 60 horas de exposición con un telescopio de 25 cm. de diámetro – Crédito:  Robert Pölz, Marcel Drechsler, Xavier Strottner

Es extremadamente débil, es muy probable que sea una NP y muestra varios detalles curiosos.
Aún no se identificó su estrella central enana blanca, aunque hay dos candidatas. Una es la catalogada como Gaia DR2 300394067131824768 a unos 1000 años luz (AL) de nosotros y la otra es Gaia DR2 300394964780348288 a casi 4000 AL.

Se señalan las enanas blancas candidatas a ser la estrella central de esta NP – Crédito: Robert Pölz, Marcel Drechsler, Xavier Strottner

Sabiendo que la candidata a NP tiene un tamaño aparente semejante al de la Luna llena (medio grado), la primer estrella implica que tiene unos 10 AL de ancho y la segunda unos 33 AL.
Esos valores es muy grandes (ambos) para una NP, a menos que la estrella central haya tenido mucha masa, como 5 veces la del Sol, con grandes vientos estelares a la hora de expulsar sus capas exteriores. Eso habría “inflado” al material en su alejamiento hacia el espacio. La supuesta NP se encuentra en una zona de la Galaxia alejada del plano donde no hay material que la frene en su expansión, así que esto podría explicar su tamaño.

También se observan filamentos de materia bastante paralelos entre sí.
Podría tratarse de materia fluyendo por líneas de campo magnético. Ahora bien, habría que determinar la fuente de ese campo. Podría ser la estrella central o incluso la Vía Láctea; no será la primera vez que material interestelar (y una NP es ese tipo de material) se “ordena” según las líneas del campo magnético Galáctico.

El estudio de StDr 56 sigue abierto.

Referencia y fuente:
SO WHAT THE HECK IS STDR 56?| SyFyWire – Bad Astronomy 20.jan.2021 | Phil Plait | https://www.syfy.com/syfywire/so-what-the-heck-is-stdr-56

pdp.

Un arco ultravioleta en la Osa Mayor.

La constelación de La Osa Mayor, es una agrupación aparente de estrellas del Hemisferio Norte.

Osa Mayor – GETTY

También conocida como El Arado o El Cucharón, tiene un “mango” en donde se detectó un arco bastante circular de radiación ultravioleta que cubre unos 30° del cielo.

Imagen crédito A. Bracco.

Esta radiación proviene de una nube difusa de Hidrógeno comprimido y energizado entre las estrellas, que de formar un círculo completo, abarcaría 60° del cielo.
Por métodos geométricos, se pudo establecer el punto del cielo del centro del círculo de ese arco.
Su origen bien pudo ser la explosión de una supernova. Estimando que tiene unos 100 mil años de antigüedad y sabiendo su velocidad de avance, se puede calcular el valor real del radio o distancia al origen de la explosión. Sabiendo el ángulo bajo el cual se observa el radio, una trigonometría elemental nos dice que se originó a unos 600 años luz (AL) de Casa.
Esto es más allá de las estrellas de la constelación, ya que estas estrellas se hallan entre 58 y 124 AL de Nosotros.

Algo interesante, es que la onda expansiva de la explosión pudo generar en esa región una ventana al cielo profundo limpia de gas o polvo. Aprovechando ésto, se podría buscar en la dirección del centro de expansión del arco, un púlsar, una estrella de neutrones o evidencias de un agujero negro como resto evolutivo de la estrella que estalló. Pero es posible que la explosión no haya sido simétrica y lo que queda de la estrella haya salido disparado vaya uno a saber en qué dirección. También, si la estrella era muy masiva, hasta podría haber quedado nada de ella.

Referencia:
There’s A ‘Ghostly Circle’ Around The Big Dipper, Say Scientists | Jaime Carter | https://www.forbes.com/sites/jamiecartereurope/2020/06/06/theres-a-ghostly-circle-around-the-big-dipper-say-scientists/#2a1c72765ece

Fuente:
Discovery of a 30-degree-long ultraviolet arc in Ursa Major | A. Bracco et al | https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/04/aa37975-20/aa37975-20.html
Todo el PDF: https://arxiv.org/pdf/2004.03175.pdf

pdp.

Detección del Hidruro de Helio.

Luego del Big-Bang, el Universo entró en la etapa de la recombinación.
Las partículas atómicas cargadas (iones) comenzaron a combinarse en átomos; de los más simples como el Hidrógeno (H) y Helio (He) a los más complejos.
Luego estos átomos se enlazaron en moléculas, de las más simples a las más complejas. Primero fue la de di-hidrógeno (H2) y luego las de especies como el Hidruro de Helio (HeH+).

La molécula de H2 ha sido detectada, pero la de HeH+ se ha mantenido elusiva. Esta molécula, irradia en el infrarrojo, radiación que no llega a la superficie del Planeta porque resulta filtrada por la atmósfera. Así sería detectada sólo en el espacio exterior o a gran altura del suelo.
Un lugar para buscarla, es en las nebulosas planetarias o remanentes de supernova. Son regiones donde hay material ionizado (formado por partículas atómicas) expulsado por estrellas, donde ese material se expande, se enfría y las partículas se recombinan en átomos y luego en moléculas. Es el escenario más parecido al Big – Bang.

La nebulosa planetaria NGC 7027, en la constelación del Cisne a unos 3000 años luz de Casa, fue observada por SOFIA, un observatorio infrarrojo montado en un avión.

Imagen de NGC 7027 crédito de NGC 7027 (Hubble/NASA/ESA/Judy Schmidt)

En observaciones de esa nebulosa planetaria realizadas por SOFIA, se pudo detectar la existencia de la molécula de HeH+ en esa nebulosa.
Luego, si bien esa molécula se habría formado en esa región del espacio, queda demostrado no sólo su existencia, sino la veracidad del modelo que asegura la formación de especies químicas de las más simples a las más complejas en entornos de materia en expansión como fue el del Big – Bang.

Referencia:

• The First Molecular Bond in The Universe Has Finally Been Detected in Space || PETER DOCKRILL.

Fuente:

• Astrophysical detection of the helium hydride ion HeH^{+ ||} Rolf, Güsten et al.

pdp.

Posible agujero negro de masa intermedia en Sagitario.

Los agujeros negros son regiones de tan alta gravedad que ni la luz puede escapar de ellas.
En su centro, hay un objeto masivo colapsado como generador de ese tremendo campo gravitatorio.
Los hay de tipo estelar, con una masa cientos de veces la masa del Sol; y supermasivos, de millones de veces la masa de nuestra Estrella.
Entre los cientos y los millones se ubican los de miles de veces la masa del Sol; esos son los elusivos y poco descubiertos agujeros negros de masa intermedia.
Se piensa que en el centro de los cúmulos globulares (agrupación de estrellas en forma de globo) hay un agujero negro de este tipo.

Los agujeros negros emiten desde sus vecindades, de donde aún puede escapar la energía. Cuando están rodeados de materia, ésta se arremolina mientras cae en el agujero negro. En ese proceso se recalienta por autofricción y emite energía, además de alimentar unos chorros bipolares de materia y energía.
Si el agujero negro no está rodeado de materia, entonces nada tiene para que exista radiación desde sus cercanías y se mantiene inactivo y “silencioso”.
Pero otras veces, la misma materia que lo rodea impide que la radiación producida cerca de él llegue a ser observada; incluso, pueden disimularse los chorros bipolares dependiendo de la intensidad de la energía irradiada.

A unos 25 mil años luz de casa, en la dirección del centro galáctico, en la constelación de Sagitario, se observó una nube de gas con movimiento circular, como de remolino.
Esto es típico de nubes de gas sintiendo la gravedad de un objeto masivo.
Las observaciones del movimiento de esta nube, son consistentes con movimientos orbitales (Keplerianos) en torno a una masa de unas 30 mil veces la del Sol.

Ilustración crédito de NOAJ

No se detectó observacionalmente la presencia de esa masa, la que estaría contenida en una región menor a nuestro Sistema Solar.
La falta de observación y las características de ese objeto, hacen suponer que se trata de un agujero negro de masa intermedia. Por su cercanía al centro galáctico, podría terminar siendo asimilado por el supermasivo que hay en el centro de la Vía Láctea.

 

Referencia:

• 
  Hiding Black Hole Found, 28 February, 2019.
  https://www.almaobservatory.org/en/press-release/hiding-black-hole-found/

Fuente:

• The Astrophysical Journal Letters, Volume 871, Number 1, Indication of Another Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center, Shunya Takekawa et al.
  https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aafb07/meta

pdp.

Los berrinches en la nursery de Carina.

Las estrellas nacen de una nube de materia en un ambiente bastante caótico.
Con sus primeras luces, irradian un viento de energía y partículas, incluso chorros bipolares que afectan sus vecindades.
Con esa radiación, las estrellas limpian su entorno alejando materia que le pueda servir para seguir creciendo. Así es como se piensa que las grandes estrellas nacen de la unión de dos o más protoestrellas. Otra posibilidad es que tomen materia de su entorno a través de líneas de campo magnético a través de sus polos. Pero en general, tienden a limpiarse “soplando” lo que la aun la rodea, salvándose los más pesado; esto es coágulos de polvo que dará origen a planetas.

A unos 7500 años luz de casa, se encuentra el complejo nebular de Carina, una formidable región de formación estelar de la Vía Láctea.

Imagen de la nebulosa de Carina crédito ESO’s VISTA telescope at the Paranal Observatory in Chile.

Conocida también como nebulosa de la Quilla, en ella vive la vigorosa Eta Carina rodeada de su propia nebulosa. Rica en estrellas calientes, es una región de vigorosos vientos estelares de las jóvenes estrellas que allí viven.
Hay pilares de polvo, los que estoicamente soportan esa radiación protegiendo el gas que dará lugar a más estrellas. Sin ellos ese gas se dispersaría por efecto de la radiación recibida.

Video: ESOcast 175 Light: Stars and Dust in the Carina Nebula (4K UHD).

European Southern Observatory (ESO)

Publicado el 29 ago. 2018.

Pero la defensa que ofrecen las regiones de polvo no durará para siempre.
En la puja entre viento estelar y pilares de polvo, está ganando el viento estelar, el que va disipando lentamente las regiones de polvo desde las partes menos densas. El mismo efecto que hace un viento constante sobre un médano.

Fuente:

• eso1828 — Photo Release, Stars v. Dust in the Carina Nebula. VISTA gazes into one of the largest nebulae in the Milky Way in infrared.
  29 August 2018.
  https://www.eso.org/public/news/eso1828/

pdp.

Embriones planetarios en discos circunestelares jóvenes.

Los embriones no suelen tener parecido con su aspecto final, pero guardan todo el potencial de lo que serán.
En el caso de los planetas, primero debe darse los protoplanetas y antes los embriones planetarios; todo dentro de un sistema donde suele haber una protoestrella; todo dentro de una nube de materia.
Esos protoplanetas podrán terminar como rocosos capaces de albergar vida, súper-Tierras o gigantes gaseosos. Por su lado, la estrella podrá o no ser de tipo Solar. Todo comienza con la acreción de materia, el colapso por autogravitación. En ese proceso, empieza a elevarse la temperatura y los embriones se hacen detectables en bajas frecuencias. En el caso de la formación planetaria, todo se origina a partir de granos de polvo. De algo que es casi nada a todo un planeta.

En el centro de un disco de materia de apenas 100 mil años, está TMC1A, una protoestrella de tipo Solar. A una distancia de ella menor a 15 veces la distancia Tierra – Sol, hay evidencias de embriones planetarios; emisión térmica de polvo.

Registro de diferentes emisión térmica de granos milimétricos. Imagen publicada en el trabajo de Daniel Harsono et al.

Se trata de granos milimétricos en cantidad y características que pueden dar origen a exoplanetas gigantes gaseosos.
Esto viene a confirmar que la formación planetaria en discos jóvenes, puede darse en épocas tempranas.

Fuente:

• arXiv:1806.09649v1 [astro-ph.SR] 25 Jun 2018, Evidence for the start of planet formation in a young circumstellar disk, Daniel Harsono et al.
  https://arxiv.org/pdf/1806.09649.pdf

pdp.

Un objeto de Hanny en M51.

Los objetos o nubes de Hanny, son nubes de gas excitadas por radaición de objetos cercanos, por lo que irradian luz (energía) (https://es.wikipedia.org/wiki/Objeto_Hanny).
Un ejemplo lo da el sistema formado por una nube de Hanny y la galaxia IC 2497 (pdp, 30/nov./2017, La nube de Hanny en IC 2497, https://paolera.wordpress.com/2017/11/30/la-nube-de-hanny-en-ic-2497/).

Imagen crédito de NASA, ESA, W. Keel (Univ. Alabama), et al., Galaxy Zoo Team

M51 es una estructura galáctica de gran formación estelar, formada por la galaxia Remolino NGC 5194 o M51A y su pequeña e interactuante compañera NGC 5195 o M51B, a unos 16 millones de años luz (AL) de Casa.

Al “Norte” del sistema, se observó una larga nube circungaláctica de gas ionizado (formado por partículas atómicas [átomos partidos]), extendiéndose en una región de unos 82000×2400 AL a unos 100 mil AL de M51.

Imagen publicada en el trabajo de Aaron E. Watkins et al.

No muestra evidencias de estrellas inmersas en ella ni de una estrella que la haya generado.
Por sus características, fue ionizada por un brusco frente de energía proveniente de un núcleo activo de galaxia potenciado por un agujero negro (Cuasar), ahora más desvanecido.
Su origen puede haber sido a través de un “desgarro” gravitacional de materia, o por la acción del viento estelar durante una brusca formación de estrellas en M51.
Se trata entonces de un resto fósil de cierta actividad relacionada con el sistema, lo que la convierte en el objeto de Hanny más cercano (hasta abril 2018).

Fuente:

• arXiv, Draft version April 6, 2018, DISCOVERY OF A VAST IONIZED GAS CLOUD IN THE M51 SYSTEM, Aaron E. Watkins et al.
  https://arxiv.org/pdf/1804.01699.pdf

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Protoestrellas en ambientes hostiles.

Sabemos que las estrellas nacen de nubes de gas en colapso.
Para eso, en la nube deben darse condiciones favorables a este proceso de formación estelar. La nube debe estar fría, así el gas en estado molecular, no tiene mayores turbulencias que molesten al proceso de colapso para la formación de protoestrellas.
Hay muchos proceso reguladores de la formación estelar, todos colaboran con una sutil ayuda al colapso del gas (pdp, 28/may./2013, Procesos reguladores de la formación estelar, https://paolera.wordpress.com/2013/05/28/procesos-reguladores-de-la-formacion-estelar/).

No hay ambiente más hostil para el nacimiento de estrellas que las nubes calientes, donde las moléculas se rompen en átomos y éstos se ionizan (se parten en sus partículas componentes). En esos ambientes, incluso suelen haber grandes convecciones, corrientes de materia que atentan contra la serenidad necesaria para el colapso gravitacional originador de estrellas.
Esos ambientes existen.
El material que cae en un agujero negro (AN), se arremolina, autofricciona y recalienta. Más aún, desde los polos del AN salen chorros de materia a alta velocidad y temperatura.
Todo lo contrario de lo esperado para que nazcan estrellas.
Sin embargo, se han observado estrellas en formación con alta velocidad en los chorros de materia de los ANs centrales de alguna galaxias.

Ilustración sin crédito – ver enlace.

Todo indica que en esos chorros, la materia se enfría antes de lo que se espera y permite la formación de átomos y moléculas. Luego, a medida que se frena, se dan las condiciones que permiten la formación estelar. La protoestrellas así formadas serían más calientes que las que se dan en ambientes menos hostiles.

Referencia:

• NORTHWESTERN NOW, Newborns or survivors? The unexpected matter found in hostile black hole winds, January 30, 2018 | By Kayla Stoner.
  https://news.northwestern.edu/stories/2018/january/newborns-or-survivors-the-unexpected-matter-found-in-hostile-black-hole-winds/

Fuente:

• MNRAS 000, 1–30 (2017), Preprint 24 October 2017. The origin of fast molecular outflows in quasars: molecule formation in AGN-driven galactic winds, Alexander J. Richings et al.
  https://arxiv.org/pdf/1706.03784.pdf

pdp