Universos transparentes

Frontera

El corazón de la Nebulosa de la Tarántula. Una fértil región donde están naciendo estrellas brillantes de todos los tamaños que simulan una araña gigante que alcanza los mil años luz de extensión. Foto: Obtenida por el instrumento FORS del VLT de ESO desde el Cerro Paranal en Chile.
El corazón de la Nebulosa de la Tarántula. Una fértil región donde están naciendo estrellas brillantes de todos los tamaños que simulan una araña gigante que alcanza los mil años luz de extensión. Foto: Obtenida por el instrumento FORS del VLT de ESO desde el Cerro Paranal en Chile.

No es habitual que un astrónomo pueda analizar en el laboratorio el objeto de estudio de su ciencia, el universo. Tal vez por eso, Guy Consolmagno, apodado “el astrónomo del Vaticano”, asegura, con ojos de niño pillo, que es muy afortunado por poder tener entre sus manos un pedacito de la creación de Dios, mientras el resto de tiene que conformarse con estudiar fotones.

Consolmagno, conservador de la colección de meteoritos del Observatorio del Vaticano tiene a su disposición uno de los mayores conjuntos del mundo, con más de 1.100 muestras de medio millar de caídas, que representan casi 150 kg de material extraterrestre.

El hermano jesuita estadounidense Guy Consolmagno, astrónomo del Observatorio del Vaticano, con parte de la colección de meteoritos. Foto de CNS / Alessia Giuliani, Catholic Press Photo.
El hermano jesuita estadounidense Guy Consolmagno, astrónomo del Observatorio del Vaticano, con parte de la colección de meteoritos. Foto de CNS / Alessia Giuliani, Catholic Press Photo.

Sin embargo, los astrofísicos como Rosa Domínguez, que trabaja en el Observatorio Astronómico de Cantabria, gestionado por el IFCA, tienen que contentarse con estudiar en la distancia no planetas, lunas o estrellas, sino fotones, partículas de luz, es decir, la emisión que nos llega de todos los objetos del cosmos, salvo de los agujeros negros, y no es un trabajo fácil porque el espacio no es transparente, sino que está lleno de polvo interestelar.

En un ejemplo extremo de cómo el polvo cósmico afecta a la luz de las estrellas, Jesús Maíz Apellániz, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), asegura que en la longitud de onda que nuestros ojos son capaces de percibir, “de cada billón de fotones emitidos en el centro de la Vía Láctea, sólo uno alcanza la Tierra, el resto son absorbidos o dispersados por nubes de gas y polvo”.

La consecuencia de esa atenuación es que percibimos los objetos brillantes del universo, menos luminosos y más rojos- lo que equivale a decir, más fríos- de lo que son en realidad.

A problemas viejos, nuevas soluciones

Si el universo fuera transparente, conocer las propiedades de una estrella podría ser tan sencillo como tomar una imagen y medir su brillo (lo que se conoce como fotometría), pero a pesar de lo que nos pueda parecer, por lo que vemos a simple vista en una despejada noche de verano, en un lugar donde la contaminación lumínica no haga estragos, no es así. El espacio está lleno de pequeñas partículas de polvo interestelar que disminuyen el brillo de los objetos.

Apellániz encabeza a un equipo internacional que se ha propuesto corregir las deficiencias de las leyes empleadas hasta ahora para calcular la extinción de la luz producida por el polvo estelar, que venimos utilizando desde 1989. Su propuesta ha sido publicada en Astronomy & Astrophysics.

Según los investigadores, el método actual “presentaba importantes limitaciones y, entre otras cosas, aportaba estimaciones de temperatura erróneas para las estrellas”.

Parte de la activa región de formación estelar alrededor de la Nebulosa de la Tarántula. En la parte superior izquierda se encuentra la brillante estrella VFTS 682, y en el costado inferior derecho, el cúmulo estelar R 136. Debido al efecto del polvo, la estrella VFTS 682 se ve rojiza en esta imagen que combina las fotografías en luz visible e infrarroja tomadas por el Wide Field Imager del telescopio de 2,2 metros MPG/ESO en el Observatorio La Silla (Chile), y el telescopio VISTA de 4,1 metros en el Observatorio Paranal (Chile). Foto: ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit.
Parte de la activa región de formación estelar alrededor de la Nebulosa de la Tarántula. En la parte superior izquierda se encuentra la brillante estrella VFTS 682, y en el costado inferior derecho, el cúmulo estelar R 136. Debido al efecto del polvo, la estrella VFTS 682 se ve rojiza en esta imagen que combina las fotografías en luz visible e infrarroja tomadas por el Wide Field Imager del telescopio de 2,2 metros MPG/ESO en el Observatorio La Silla (Chile), y el telescopio VISTA de 4,1 metros en el Observatorio Paranal (Chile). Foto: ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit.

Para poder probar el buen funcionamiento de las correcciones propuestas por los investigadores, tuvieron que partir de la selección de una serie de objetos idóneos, de los que se conocían inequívocamente algunas características, como su brillo y temperatura, gracias a la espectroscopia.

La espectroscopia es una técnica que permite fraccionar la luz en sus colores constituyentes, (el espectro más familiar al que todos tenemos acceso es el arco iris) pero como técnica científica va mucho más allá, y permite analizar la luz en todas sus longitudes de onda, desde el ultravioleta, pasando por la luz visible, hasta el infrarrojo, y deducir propiedades de los objetos como su temperatura, composición química o movimiento.

Los científicos utilizaron los datos aportados por esta técnica, con el fin de comparar las mediciones conocidas, con las que aporta la fotometría sometida a la corrección de las leyes hasta ahora vigentes, siguiendo el nuevo método propuesto. “Así, cualquier desviación permitiría detectar los errores y corregir las leyes”, apunta Maíz.

Los objetos estelares sobre los que han trabajado se encuentran en la Nebulosa de la Tarántula, situada en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia irregular compañera de la Vía Láctea, que estaba siendo estudiada por el Observatorio Europeo Austral (ESO) en el sondeo VLT-FLAMES.

Nebulosa Cabeza de Caballo vista por los instrumentos PACS y SPIRE de Herschel el 18 del 4 del 2013. Foto: European Space Agency.
Nebulosa Cabeza de Caballo vista por los instrumentos PACS y SPIRE de Herschel el 18 del 4 del 2013. Foto: European Space Agency.

La investigación comenzó hace seis años partiendo de una primera muestra de mil estrellas que fue paulatinamente reduciéndose a 83 objetos.

Tras someter estas unidades de análisis a distintos experimentos, quedaron confirmadas las grandes desviaciones que producen las leyes de extinción de 1989, y se desarrolló una versión actualizada, que ha logrado reducir a un tercio los errores en la determinación de temperaturas.

Según los investigadores, los resultados de las nuevas leyes se acercan a la precisión de los que se obtienen con la espectroscopia, con la ventaja de que la fotometría permite estudiar más objetos en el mismo tiempo, aunque la espectroscopia sigue siendo el mejor método para estudios detallados.

La investigación no podría haber sido más oportuna ya que en poco tiempo la misión GAIA empezará con su sondeo fotométrico masivo, en el que observará mil millones de estrellas de la Vía Láctea.

Referencias:

J. Maíz et al. “The VLT-FLAMES Tarantula Survey. XVI. The optical+NIR extinction laws in 30 Doradus and the photometric determinations of the effective temperatures of OB stars”. Astronomy & Astrophysics. DOI: http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201423439

(En breve se podrá descargar, desde este mismo blog, un nuevo programa de Activa Tu Neurona Radio que incluirá una entrevista completa con Rosa Domínguez, David Galadí, jefe del Departamento de Astronomía de Calar Alto, y Ana Ursúa, astrofísica y directora de Cosmociencia, con quienes hablaremos de la situación de la astronomía en España.

Esta anotación ha sido realizada por Javier San Martín, (@SanMartinFJ) (@ACTIVATUNEURONA) y es una colaboración de Activa Tu Neurona con el Cuaderno de Cultura Científica.

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