Abundancias Químicas en el Medio Interestelar

Jorge García Rojas

Doctor en Astrofísica

Departamento de Investigación del Instituto Astrofísico de Canarias


La luz que viene de las nebulosas se descompone en sus diferentes colores cuando se observa a través de un espectrógrafo acoplado a un telescopio. Con esos datos, podemos estudiar la huella que dejan los diferentes elementos en el espectro electromagnético y que es característica de cada uno de ellos. Los espectrógrafos son instrumentos que descomponen la luz en las distintas frecuencias del espectro electromagnético; por ejemplo, en el visible, un espectrógrafo te separa la luz roja de la verde, la amarilla, la azul… como en un arco iris. En general, el espectro electromagnético comprende desde las ondas de radio (frecuencias muy bajas) hasta los rayos gamma (frecuencias muy altas) pasando por las microondas, la luz infraroja, la luz visible, la luz ultravioleta y los rayos X.

El estudio de las abundancias químicas en el medio interestelar da mucha información sobre cómo se forman, evolucionan y mueren las estrellas. La teoría sobre el origen del Universo más aceptada por los científicos es la del Big Bang. Esta teoría indica que todo el hidrógeno y el helio del Universo, junto a una pequeña cantidad de Litio y Boro, se crearon en esta gran explosión. El resto de los elementos se crean durante la vida de las estrellas en las reacciones nucleares que tienen lugar en su interior, o en los instantes finales de la vida de las estrellas en procesos mucho más raros, pero muy importantes. Pero ¿cómo se puede sacar información estudiando la luz que viene del medio interestelar?

Fig. 1  Nebulosa “Cocoon”. Se trata de una pequeña región HII muy pequeña y cercana, que está ionizada ( iluminada) por una estrella cuya temperatura superficial es de aproximadamente 30000 grados.  Fuente: Imagen compuesta (RGB) tomada con la cámara WFC en el telescopio Isaac Newton de 2.5 m en La Palma.  Crédito: Ángel R. López-Sánchez (Anglo Australian Observatorio).

Pues resulta que las estrellas nacen en grandes nube de gas interestelar. De todas las estrellas que se forman, las que tienen más masa (mucha más que el Sol), son muy calientes y emiten un montón de radiación ultravioleta. Esa radiación “ilumina” el gas y podemos observarlo con telescopios terrestres y espaciales en distintos rangos del espectro electromagnético (ultravioleta, visible, infrarojo…). El estudio de la huella que dejan los elementos en esa luz, nos permite determinar con precisión las abundancias químicas de elementos fundamentales en el Universo, como son el oxígeno, el carbono, el nitrógeno, el azufre, etc. Las regiones de gas en las que nacen nuevas estrellas se llaman regiones HII y nos dan información de las abundancias actuales.

Por otra parte, las estrellas como el Sol, cuando mueren expulsan sus capas más externas que se van alejando progresivamente del núcleo de la antigua estrella. Este núcleo se va calentando hasta que alcanza temperaturas tan altas que emite un montón de radiación ultravioleta e ilumina las capas externas de la estrella que en ese momento ya se han alejado bastante. Aquí también se pueden estudiar las abundancias de elementos químicos, pero en este caso nos dan información de cómo se han modificado las abundancias a los largo de la vida de la estrella, ya que esa estrella se formó hace muchísimo tiempo a partir de una nube de gas con menores abundancias que las actuales.Todos estos resultados se comparan con modelos teóricos y nos hacen ir comprendiendo mejor, poco a poco, la evolución química tanto de nuestra galaxia en particular, como del Universo en general.

Fig2. Imagen en falso color de la nebulosa planetaria NGC 6778. En azul se ve la emisión asociada a las líneas débiles de recombinación del ion O++, tomada con el filtro sintonizable azul del instrumento OSIRIS en el GTC. En verde se ve la emisión del mismo ion en las líneas excitadas por colisiones, tomada con el filtro estrecho de [O III] del Nordic Optical Telescope (NOT). Se aprecia claramente la distinta distribución espacial de ambas emisiones que indica la existencia de dos componentes diferentes del gas. Fuente: IAC

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