Aún guardan nebulosas planetarias vasta información sobre la composición química del Universo

Para entender cómo se han modificado los gases en la Vía Láctea, nuestra galaxia, cuál es la historia de formación de las estrellas y cómo se han ido modificando, astrónomos en el mundo buscan determinar con precisión cuál es la abundancia de los distintos elementos químicos presentes en las nebulosas planetarias.

En México, Silvia Torres Castilleja se ha dedicado, entre otros estudios, a profundizar en esta línea de investigación y aunque ha logrado algunos avances, aún no ha podido obtener una respuesta concluyente. Lo que sí hay es una considerable polémica alrededor de este tema, en el que se define a una nebulosa planetaria, como “una nube de gas y polvo en el espacio que rodea a una estrella, específicamente lo que queda de ella”, dijo la científica.

La importancia del estudio de los gases de las nebulosas radica en que estos guardan información de los gases que dieron origen y formación a la estrella primaria.

Para explicarlo con un objeto más conocido y cercano al hombre, la especialista habló del proceso de vida del Sol, “una estrella que está transformando su hidrógeno en helio en el centro desde hace 4 mil 600 millones de años. Se calcula que este proceso durará otros 5 mil millones de años, luego tardará otros 2 mil millones de años para quemar todo el helio en el centro y convertirlo en carbón, después perderá sus capas externas y la parte central se convertirá en una enana blanca, una estrella muy concentrada. El gas que haya perdido se alejará, nunca regresará y se irá al espacio. A este conjunto de estrella caliente y gas que la rodea se le llama nebulosa planetaria”.

Y aunque los astrónomos ya comprenden cómo funciona una nebulosa y que estos gases dan origen al nacimiento de nuevas estrellas, aún desconocen los detalles, como la cantidad de gas y las diferencias de los gases que expulsan.

Midiendo el gas

Torres Castilleja, la primera mexicana en doctorarse en Astronomía y en presidir la Unión Astronómica Internacional (IAU, por sus siglas en inglés) para el periodo 2015-2018, explicó que para poder determinar las modificaciones que ha sufrido el gas en nuestra galaxia, es necesario como primer paso medirlo a través de la espectrografía óptica, técnica que permite que cada elemento químico se pueda identificar con un color. Si se observa luz verde se debe a la presencia de oxígeno, y si es roja a la de hidrógeno y nitrógeno.

Además, los astrónomos utilizan filtros de varios colores para destacar la emisión de los distintos elementos químicos y resaltar también las múltiples envolventes.

La investigadora del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), explicó que si “se mide la composición química del medio interestelar y se la compara con la del Sol, se puede estimar si el material del que se formó la estrella original estuvo sujeto a más o menos pasos en el interior de varias generaciones de estrellas”.

Lo anterior hace referencia a que si existe mayor proporción de elementos químicos como oxígeno, azufre y argón, indica que el gas de la estrella madre se formó después de las que tienen mayor cantidad de esos elementos, pues le antecedió un número menor de generaciones estelares. “Este es uno de los datos que poseen los astrónomos para reconstruir la evolución química del Universo”.

Las mediciones de los gases que se realizan se concentran en una base de datos y al momento de “leerlos”, lo que se observa es algo parecido a la representación gráfica de un electrocardiograma, unas líneas más altas que otras en diferentes frecuencias.

Debido al análisis del espectro de las nebulosas, compuesto por multitud de líneas de emisión de los elementos químicos que albergan, es que existe un debate entre los astrónomos, resaltó la integrante de la Academia Mexicana de Ciencias, reconocida en el 2007 con el Premio Nacional de Ciencias y Artes, en el área de ciencias físico-matemáticas y naturales.

“Hay un problema al momento de determinar la composición químiCa de las nebulosas planetarias, existe una discrepancia para definir la abundancia de los gases a partir de la interpretación que se está haciendo, del brillo de las líneas intensas, líneas prohibidas, y de las líneas más pequeñas y débiles, de recombinación.

“Los astrónomos tenemos datos con una diferencia de abundancia de los mismos espectros, de la misma zona y región, y esa desigualdad es la queremos entender para saber cuáles datos son los correctos y a qué se debe esa disimilitud”, refirió.

La forma tradicional de determinar la composición química es mediante la medición de las líneas prohibidas, las cuales son considerablemente brillantes, directas de interpretar; en  contraste, algunos elementos también presentan líneas de recombinación que deberían coincidir en su interpretación. “Resulta que las líneas prohibidas nos dan información de las zonas calientes del gas, y las líneas débiles nos la ofrecen de las zonas frías del gas”.

El hecho es que las líneas brillantes, las prohibidas, proporcionan abundancias menores que las líneas débiles, lo que hace que haya una discusión científica entre los astrónomos sobre cuál es la medición correcta, apuntó Silvia Torres. “Estamos en gran disputa de quién tiene razón y es algo que hay que atender. En lo que estamos de acuerdo es que estas líneas proporcionan distinta información, ahora el asunto es interpretar a qué se debe esa información”.

Sostuvo que aunque se podría decir que las estrellas contaminan el gas, en realidad lo que hacen es enriquecerlo, lo van modificando gradualmente, y son estos detalles los que los investigadores buscan comprender, porque las nebulosas planetarias “son joyas planetarias que aún tiene mucho que contar sobre la composición química del Universo”, subrayó la investigadora emérita de la UNAM.

Una de las primeras conclusiones preliminares del trabajo de Silvia Torres establece que las líneas de recombinación tienen diferente cinemática -movimientos en el espacio- a diferencia de las líneas prohibidas, pero aún faltan estudios para entender a detalle la nebulosa en la que la investigadora enfoca sus estudios.

(AMC)