Agujas en un pajar

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Un ojo de mirada aguda y una boca que parece estar diciendo algo. Jose Carballada, el autor de la astrofotografía, la titula Halloween Pumpkin, y es fácil saber por qué.

Quizá el aire triste le venga por el lado ‘Halloween’. La calabaza, en general, resulta simpática.

Lo fotografiado tiene algo más de particular: está dentro de la zona escogida en el proyecto Breakthrough Listen de búsqueda de inteligencia extraterrestre. Las zonas seleccionadas en este proyecto tienen la peculiaridad de encontrarse en dirección desde la cual, un observador exterior podría ver la tierra en su tránsito solar sin apenas impedimentos. El telescopio de Green Bank (Virginia occidental) es el encargado de analizar las señales de radio cósmicas, como aquella primera, Little Green Man, que se mencionaba en la entrada anterior (ver Un bucle extraño) … ¡bonita coincidencia en el nombre!

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Como siempre, pondremos la foto en modo lectura.

Catalogar objetos celestes ha sido la tarea primera de la Astronomía, después se buscan características comunes y se va entrando en los pormenores. Y esta asfotografía presenta la oportunidad de hacer un homenaje a todas las personas que han contribuido y siguen contribuyendo a esa tarea minuciosa de inventariar el universo, de buscar en todos los rincones. También las astrofotografías colaboran en ese inventario.

En la nebulosa más grande, SH2-232, llama la atención esa estrella central (el ojo de la calabaza) enmarcada por un círculo oscuro casi perfecto y nos atrae tanto, que estamos a punto de pasar por alto un objeto camuflado: la nebulosa planetaria PN G173.5+03.2 (AR 05 42 34.453 Dec +36 09 07.79), descubierta en 1980 (Purgathofer, 1980).

Una nebulosa planetaria, a pesar de su nombre, no tiene relación con los planetas. Su denominación se debe a las primeras descripciones de estos objetos cuando se observaban con telescopio.

A modo de aclaración breve, una nebulosa planetaria vendría a ser como el resultado del proceso inverso a la formación estelar en el que una estrella va absorbiendo material por gravedad. En una nebulosa planetaria, una estrella expulsa parte del material ya consumido en una explosión violenta.

No hace mucho, en 2020 se revisó la bibliografía al respecto y se publicó un catálogo de las estrellas centrales de las nebulosas planetarias con un total de 620 y, aunque no aparece la mencionada (¡lástima!), ahí está ese nuevo catálogo que, sin duda, facilita la tarea de estudio (Weidmann, 2020).

Al menos se la puede localizar en la constelación de Auriga:

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En la siguiente imagen se distribuyen las 4 regiones HII que componen este complejo, NAME G173 Complex (AR 05 34 34.43 Dec +35 59 33), cuyo centro no entra en el campo de visión.

En la documentación consultada no se ha podido aclarar la casi exacta coincidencia de coordenadas entre SH2-231 y SH2-233B.

Un dato que podría resultar discriminatorio es la medida de la distancia pero, lamentablemente, no existe ninguno para SH2-233… a ver futuras actualizaciones de Gaia.

Sí disponemos de las distancias de los otros objetos principales, todas de 2015:

• SH2-231: 2120 pc
• SH2-232: 2090 pc
• SH2-235: 1360 pc

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Las regiones HII

“Una región H II es el producto de una o más estrellas masivas OB incrustadas en una nube molecular. La radiación ionizante proporcionada por la(s) estrella(s) OB progenitora(s) no sólo impulsa la expansión hacia el exterior de la región H II, sino que también puede calentar los núcleos [nebulares] cercanos mientras los erosiona progresivamente al ionizarlos” (Bobotsis, 2019).

Una forma de ir conociendo estas grandes regiones es estudiar la influencia que en ellas ejercen las estrellas masivas tipo OB. En el artículo del que se ha extraído la definición anterior, se analizan 53 regiones HII que contienen 176 nubes y 315 núcleos (grumos nebulares densos).

La mayor dificultad encontrada en el trabajo fue la identificación de esas estrellas masivas OB, lo que condiciona el cálculo total de masa y, por tanto, la verdadera influencia de ésta en la formación estelar.

A la vista de los resultados, una de sus conclusiones es que los núcleos y grumos de polvo generados, se distribuyen de forma esférica (globular). Después es posible que se pueda formar otra estrella. Para entendernos, como cúmulo estelar, pero solo de gas y polvo que va agrupándose.

El resultado más sorprendente es que la influencia de la estrella OB ‘madre’ no parece influir en la temperatura. Lo esperado, en esa geometría globular, es que la temperatura fuera más fría cuanto más lejos estuvieran los núcleos de la estrella, sin embargo no parece ser así.

Se citaba antes que, a veces, resulta difícil identificar la estrella central en las nebulosas planetarias pero se puede extender a muchas otras estrellas en muchos otros tipos de objetos, bien porque la nube que la envuelve impide la visión, bien porque están en un estadio muy temprano de formación.

En las siguientes imágenes se muestran las estrellas de tipo OB que se han podido identificar como pertenecientes a los objetos principales que incluye la foto:

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No acaba de aclararse en la bibliografía consultada si HD 37737, la del centro de la calabaza, es estrella de la región SH2-232 o si pertenece al cúmulo Cl Stock 10 mucho más cercano. Por supuesto sigue despertando interés. Antes ha sido candidata a estrella fugitiva (McSwain, 2007), candidata a miembro de la asociación estelar Aur OB1 y está catalogada como una binaria espectroscópica. Se le estima una masa de alrededor de 26 masas solares con una compañera de alrededor de 6 masas solares (Alexeeva et al, 2013).

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Inventario de estrellas: el cúmulo Cl Stock 10

Muchas de las estrellas más destacadas en la fotografía pertenecen al cúmulo abierto Cl Stock 10 cuyo centro queda fuera de plano por muy poco.

El cúmulo toma el nombre del astrónomo de origen alemán Jürgen Stock quien, utilizando fotografías, logró identificar 24 nuevos en la década de 1960.

Ya vimos en la astrofotografía anterior (ver Un bucle extraño) cómo se buscan, en las zonas de formación, acumulaciones de estrellas (u objetos jóvenes) que puedan justificar la pertenencia a un grupo.

Al principio fue el dibujo el que plasmaba patrones que ayudaban a identificar visualmente un cúmulo y a orientarse por el firmamento. Reconocida la importancia del papel que juegan estos cúmulos, la búsqueda continuó con la fotografía (Stock sin ir más lejos) que ayudó a reconocer características comunes en ellos haciendo posible que se descubra cada vez un mayor número. En la actualidad, en el mundo del big data, se automatiza la identificación mediante ‘buscadores’ que aplican patrones establecidos. Puede ayudar a entender en qué consiste el método el artículo de Liu y Pang (2019) citado en las referencias.

En la siguiente imagen se señalan tanto líneas concéntricas que marcan el centro del Cl Stock 10, como una selección de estrellas que dan una idea de su distribución.

Imposible incluir todas las que se pueden identificar. Aquí la lista completa para aquellas personas que sientan curiosidad y quieran comprobar su aparición en la fotografía.

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Inventario de cúmulos incrustados

Al mostrar todas estas estrellas, que no deja de ser una mínima muestra, lo que se ve es un espacio ‘contaminado’ con las que proceden de un cúmulo que se encuentra delante, entre los 300 y 500 pc de distancia.

Los cúmulos incrustados son aquellos formados por grupos de objetos muy jóvenes (protoestrellas, estrellas en pre-secuencia principal) que, por hallarse en esos primeros momentos de formación, están rodeados de nubes densas de polvo y gas.

Descubrir estos cúmulos incipientes suele necesitar una limpieza previa, una separación de objetos que no les pertenecen, de esas estrellas que, como en el caso del cúmulo Stock 10, se interponen en la ya de por sí difícil línea de visión. Sirva de ejemplo el artículo de los astrónomos de la universidad brasileña de Rio Grande do Sul (Porto Alegre) Camargo, Bonatto y Bica (2011) con el que inauguraron la localización de cúmulos incrustados: los CBB1 y CBB2, que aparecen en la siguiente imagen.

Estos cúmulos incrustados (y ocultos) se desarrollan en las nubes moleculares que empiezan a colapsar y a formar estrellas. Durante varios millones de años van agotando el gas nebular que, o bien termina en forma de objeto estelar, o bien se dispersa por vientos estelares y explosiones de supernovas.

Parece que la mayoría de estos cúmulos desaparecen y algunas de sus estrellas, como el Sol, terminan moviéndose libremente por el espacio. Por contra, los cúmulos abiertos galácticos son los supervivientes de esta dispersión.

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¿Qué es ese oscuro objeto?

Igual que la nebulosa planetaria que se señalaba al principio, ahora casi no se distingue una mancha difusa en medio de tanta estrella.

También se ha citado una casi coincidencia entre las coordenadas de las zonas SH2-231 y SH2-233B, ambas regiones HII. Todavía más, hay otros dos objetos catalogados con exactamente las mismas coordenadas.

El primero de ellos, IRAS 05358+3543, es una de las 350.000 fuentes de infrarrojo que detectó el Infrared Astronomical Satellite (IRAS) en 1983. Fue un proyecto conjunto de Estados Unidos, Reino Unido y Países Bajos. Este objeto fue catalogado como ‘objeto compuesto’. Ya nos da una pista de su complejidad.

Exactamente en el mismo sitio se identifica NAME SH 2-233 IR como un último cúmulo de estrellas además de una fuente de radio.

Estas son las coordenadas del conjunto:

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Y estas las imágenes:

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Entre los muchos enigmas que presenta el universo está el de si hay o no similitudes entre la formación de estrellas de baja masa y las masivas puesto que estas últimas son muy difíciles de detectar en sus primeros estadios (objetos protoestelares de alta masa-HMPO).

Para intentar descubrirlas, un grupo de investigación formado Gary A. Fuller, S.J. Williams de la universidad de Manchester y T.K. Sridharan del Harvard-Smithsonian Center trabajaron, por los primeros años del 2000, en la identificación de núcleos masivos de polvo cercanos a 69 fuentes IRAS y, precisamente, es en este peculiar objeto fotografiado donde se detectaron dos fuentes de emisión de ondas submilimétricas vinculadas a núcleos de polvo frío. Se trata de las fuentes WFS1 y WFS2, las primeras de las 112 que constituyen este catálogo.

Es cierto que destacan entre sus conclusiones que no hay certeza de que estén relacionadas las emisiones submilimétricas y las de infrarrojo puesto que, en muchos casos, no hay coincidencia exacta en coordenadas pero, como se indicaba al principio, todas estas recopilaciones abren líneas de investigación que, con el tiempo, tienen mayor o menor fortuna. Aún no se han obtenido resultados indiscutibles.

Para quienes quieran profundizar, se mencionan en las referencias las tres partes del estudio completo.

Para ir comprendiendo lo que todavía está oculto … por el momento.

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Bases de datos

Centre de Données astronomiques de Strasbourg [https://cds.u-strasbg.fr/]

NASA [https://www.nasa.gov/]

Referencias

Alexeeva, S. A., Sobolev, A. M., Gorda, S. Y., Yushkin, M. V., and McSwain, V., “Orbital and physical parameters of the spectroscopic binary HD37737”, Astrophysical Bulletin, vol. 68, no. 2, pp. 169–176, 2013. doi:10.1134/S1990341313020041. (NO GRATUITO)

Bobotsis, G. and Fich, M., “The Distribution of Dense Cores near H II Regions”, The Astrophysical Journal, vol. 884, no. 1, 2019. doi:10.3847/1538-4357/ab3798.

Camargo, D., Bonatto, C., and Bica, E., “A possible sequential star formation in the giant molecular cloud G174+2.5”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 416, no. 2, pp. 1522–1534, 2011. doi:10.1111/j.1365-2966.2011.19150.x.

Liu, L. and Pang, X., “A Catalog of Newly Identified Star Clusters in Gaia DR2”, The Astrophysical Journal Supplement Series, vol. 245, no. 2, 2019. doi:10.3847/1538-4365/ab530a.

McSwain, M. V., Boyajian, T. S., Grundstrom, E. D., and Gies, D. R., “A Spectroscopic Study of Field and Runaway OB Stars”, The Astrophysical Journal, vol. 655, no. 1, pp. 473–483, 2007. doi:10.1086/509914.

Porras, A., Cruz-González, I., and Salas, L., “Young stellar clusters and H_2 nebulosities in S233IR”, Astronomy and Astrophysics, vol. 361, pp. 660–670, 2000.

Purgathofer, A., “A new faint planetary nebula behind the H II region S 232 and close to the galactic anticenter.”, Astronomy and Astrophysics, vol. 88, pp. 275–276, 1980.

Weidmann, W. A., “Catalogue of the central stars of planetary nebulae. Expanded edition”, Astronomy and Astrophysics, vol. 640, 2020. doi:10.1051/0004-6361/202037998.

Williams, S. J., Fuller, G. A., and Sridharan, T. K., “The circumstellar environments of high-mass protostellar objects. I. Submillimetre continuum emission”, Astronomy and Astrophysics, vol. 417, pp. 115–133, 2004. doi:10.1051/0004-6361:20031733.

Williams, S. J., Fuller, G. A., and Sridharan, T. K., “The circumstellar environments of high-mass protostellar objects. II. Dust continuum models”, Astronomy and Astrophysics, vol. 434, no. 1, pp. 257–274, 2005. doi:10.1051/0004-6361:20034114.

Fuller, G. A., Williams, S. J., and Sridharan, T. K., “The circumstellar environment of high mass protostellar objects. III. Evidence of infall?”, Astronomy and Astrophysics, vol. 442, no. 3, pp. 949–959, 2005. doi:10.1051/0004-6361:20042110.