11/03/2023

El cúmulo de Orión

«The most remarkable of the nebulae are, that in the
sword-handle of Orion, and that in the girdle of Andromeda.
»
John Herschel, Account of Observations (1826)

¡Se me acaba el verano y no publiqué nada sobre la constelación estival favorita de los aficionados australes! Hice una foto de la Gran Nebulosa de Orión, una noche con bastantes dificultades técnicas, en el observatorio de mi amigo Daniel Chiesa, en Ñirihuau Arriba. Con mi propio telescopio, fui sólo de visita, eh, así que todo culpa mía. Pero unas exposiciones que hice de Orión salieron sorprendentemente buenas (debe haber sido mérito de Marcelo Álvarez, que me ayudó). Así que las procesé, y aquí está la foto:


Ya sé: guau, buenísima, ¿cómo la hiciste? ¿esos colores son reales? ¿es como la veríamos de cerca? etcétera etcétera. Me ocuparé de algunas de esas cuestiones otro día. Para hoy rescaté algunas estrellas individuales, que vemos siempre mezcladas en el ordenado caos nebular de Messier 42.

Hace poco, en una velada con amigos desde un lugar extremadamente oscuro, estuvimos observando la nebulosa a través del telescopio. Y lo que se ve con el telescopio es muy distinto de una foto. Tal vez lo más llamativo sea lo pequeñas que se ven las estrellas, apenas chispitas de luz azul, infinitesimales, sobre el terciopelo nebular. Las fotos son muy lindas y coloridas, pero son otra cosa. Y ninguna de las técnicas que conozco para "achicar las estrellas" en post-procesamiento se acerca siquiera a algo parecido, así que las dejé como estaban.

Las estrellas que vemos aquí (y muchas más) forman parte de un gigantesco racimo estelar que a veces se llama Cúmulo de la Nebulosa de Orión. Todas ellas nacieron en, y del, Complejo de Orión, una de las grandes regiones de formación de estrellas de la Vía Láctea, y la más cercana a nosotros (1400 años luz). La Nebulosa de Orión (M 42) es una especie de burbuja reventando en una de sus componentes, llamada Orión A (en Orión B están la Llama y la Cabeza de caballo, junto a la estrella Alnitak, y hay más nubes, abarcando toda la constelación de Orión).

Las responsables del reventón que nos permite ver dentro de Orión A son miembros de la notable estrella múltiple Theta 1 Orionis, conocida como el Trapecio. ¡Se ven tan bien en el telescopio! Aquí se las muestro en una foto anterior:

La más brillante, la C, es la responsable de casi todo el brillo de la Nebulosa de Orión. Pero no son siquiera las 4 que vemos en el telescopio, ni las 6 que se distinguen en esta foto. El Trapecio es un cumulito más que una estrella múltiple: una veintena son las más brillantes, pero hay un centenar más de estrellitas. Son las recién nacidas del Cúmulo de Orión, tienen menos de un millón de años, y su berrinche de viento estelar y ultravioleta está erosionando el gas y polvo del que nacieron. 

Junto a ellas, Theta 2 Orionis forma un triplete de estrellas alineadas, también de menos de un millón de años (la más brillante es de magnitud 5, comparable a Theta 1 Ori C). Cuando las vemos en el telescopio, inevitablemente todo el mundo cree que son las Tres Marías. ¡No son! Todas las estrellas (y la nebulosa) de mi foto de arriba, TODAS ellas, son lo que a simple vista vemos como una única estrellita de morondanga en medio de la Daga de Orión. Las Tres Marías están cerca, pero a otra escala. Lo que revela un telescopio es increíble, imagínense cómo se habrá caído sentado Galileo, si nos pasa a nosotros que ya sabemos todo sobre la vida, el universo y todo lo demás. Esta es la Daga entera, que a simple vista es tan poca cosa, apenas tres estrellitas:

La otra estrella bien brillante de la región es Nu Orionis, responsable del brillo de M 43 (que parece separada de M 42 por una nube fría y oscura que se interpone, pero forma parte de la misma nebulosa). Es una estrella de magnitud 4 (comparable al Trapecio entero), así que podríamos verla individualmente a ojo desnudo, si su luz no se mezclara con la de sus numerosas vecinas. Es también una estrella joven, pero no tan joven como las del Trapecio. En medio de la nube oscura se destaca solitaria una estrella muy roja: Brun 862, con un índice de color 2.37. Se trata de una supergigante roja (una estrella pesada al final de su vida, como Betelgeuse o Antares). Así de roja como se la ve, es una estrella de clase K, que debería verse más bien anaranjada (con B-V 1.5). Si quieren buscar una parecida, busquen Pi Puppis, a mitad de camino entre Sirio y Canopus. A Brun 862 la vemos mucho más roja porque está dentro de la nube de polvo, como cuando vemos el Sol a través del humo de un incendio. 

Para el otro lado que estas dos vemos, en medio de una región con menos estrellas, a V 372 Orionis. No sé si me gusta porque es miembro de una clase de estrellas jóvenes de brillo irregular llamadas "variables Orión", o porque vive en medio de una zona que combina los colores azul y rojo de la nebulosa de manera encantadora. Es algo irresistible para un cuervo:

Me da la impresión de que esta parte de la nebulosa podría estar brillando por reflexión de la luz estelar, y no por fluorescencia como casi todo el resto. Pero tal vez me equivoque. Si alguien lo sabe, que comente. 

La última estrella notable que marqué, T Orionis, también es una variable Orión, una estrella muy joven de brillo irregular. En este caso se trata incluso de una estrella pre-secuencia principal (clase Herbig Ae/Be). Es decir que está brillando por contracción, pero todavía sin fusionar hidrógeno en su núcleo, y que aún no terminó de separarse de la nebulosa en la cual se formó como proto-estrella. La Nebulosa de Orión tiene la más rica colección de estrellas pre-secuencia principal en un entorno de miles de años luz de nosotros, así que son particularmente importantes para estudiar la formación estelar.

De todos modos, así como vemos la nebulosa rebosante de estrellas bebé, se ha descubierto recientemente que la formación estelar ocurre de manera episódica (lo mencionamos en el caso de la Tarántula hace poco). Un estudio cuidadoso de colores y brillos (complicado, porque como vimos, la nebulosa distorsiona los colores), muestra que hay al menos tres episodios de formación estelar distinguibles en el cúmulo de Orión, que vienen ocurriendo cada millón y pico de años. El Trapecio y sus vecinas (y otras que no vemos, dentro de la nebulosa) serían una nueva ola. Y hay además tantas proto-estrellas que la actividad va a seguir todavía por bastante tiempo.

Más sobre la Nebulosa de Orión, en breve. (PS: Aquí.) 



Las fotos son mías, salvo la de V 372 Orionis, que es de NASA/ESA/Hubble, dada a conocer muy recientemente, a principios de 2023.

El paper sobre los pulsos de formación estelar en el cúmulo de Orión es: Beccari et al., A Tale of Three Cities: OmegaCAM discovers multiple sequences in the color-magnitude diagram of the Orion Nebula Cluster, Astronomy & Astrophysics (2017) (disponible en arXiv). Hay incluso estudios anteriores.

"Theta" se pronuncia zeta (con la lengua entre los dientes, como en español ibérico). No seta, y mucho menos tita, como suele escucharse entre mis colegas. Es la inicial de palabras latinas que empiezan con th en inglés y con t en castellano, como teatro, etc. Es una de las dos zetas del griego. La otra es la dseta, que se pronuncia como la z del francés: como una z española pero con la lengua contra el paladar en lugar de entre los dientes. Es la inicial de palabras castellanas que comienzan con zeta, como zoología, etc.

11 comentarios:

  1. David Batista12/3/23 19:00

    Entiendo que la especie de burbuja de la Nebulosa de Orión (M 42) es una región de nacimiento de estrellas muy recientes. Siendo un lego en cuestiones de astrofísica, pero aplicando algo de lógica al asunto (espero hacerlo bien) pregunto ¿Qué había antes en lo que ahora es esa región de nacimiento de estrellas nuevas? ¿Estrellas viejas que lanzaron, o dejaron en ese espacio la materia de la cual se forman las nuevas? O ¿Un espacio relativamente vacío que se fue “llenando” de materia que por diversas causas se concentró ahí para ser el material de las nuevas estrellas? Ni siquiera estoy seguro que mis preguntas tengan sentido, pero como sea ya las expresé.

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  2. Lo que había antes era la misma nebulosa. La cantidad de materia que se convierte en estrellas es ínfima comparada con la masa de gas y polvo. Es una nube dinámica, que va cambiando de forma y moviéndose por acción de su propia gravedad, de las mareas de la galaxia, de los vientos y radiación estelares, y de los mucho más infrecuentes choques con otras galaxias. Y todas esllas son más o menos iguales. Aunque no podemos saber cómo era antes de que se encendiera el Trapecio, seguro que era como el resto de la nebulosa donde no está ahora el Trapecio. Pero habría otro cumulito en otro lado, porque la formación de estrellas no para, va cambiando de lugar a medida que el gas se comprime por colapso y se erosiona por acción de las nuevas estrellas. Y lo mismo en todas las demás nebulosas de la galaxia (y de otras galaxias), son todas más o menos lo mismo, y entre todas las vemos en distintas etapas de actividad.

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    1. La principal acción de la radiación estelar es la disociación del hidrógeno molecular y su ionización. Eso es lo que da la mayor parte de la diversidad del colorido. Y el mejor lugar para verlo es la "barra" junto al Trapecio, donde la radiación está empujando contra la nube molecular. Es un "frente de ionización" que vemos casi desde arriba, como si fuera un experimento de laboratorio. En un par de semanas muestro algo más de esto.

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    2. David Batista15/3/23 14:38

      Muchas gracias. Clarísimo lo que dices. Hay dos datos importantes que los legos olvidamos: "La cantidad de materia que se convierte en estrellas es ínfima comparada con la masa de gas y polvo" y el que la materia está en todo lo que vemos más o menos en un estado uniforme (es un decir de lego) a pesar de su enorme y admirable diversidad (ya escribí un oximorón), simplemente más concentrada en algunos lugares que en otros (¿O será mejor decir "con mayor o menor densidad" en los lugares que ocupa, que son los que conocemos?) Gracis nuevamente

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  3. He leído en diversas notas tuyas Guillermo, que todo en el Universo era solo hidrógeno y helio en un inicio. Y que de allí se formó todo lo que existe!! . Será con seguridad, por mi ignorancia en física y química, que me resulta increíble que todos los elementos de la tabla periódica se hayan formado solo de esos dos !!

    Así como también me resulta increíble que todas las estrellas se formaron del polvo y gas de las nebulosas !! ¿¿Cómo es posible que de algo intangible como el polvo y el gas..surjan billones de galaxias con sus trillones de estrellas gigantescas, mundos rocosos y soles incandescentes, con sus planetas, supernovas, y sus metales pesados.
    ¿¿ Todo eso emergiendo del hidrógeno y el helio ???!!!

    Semanas pasadas nos hacías ver la increíble Nebulosa de la Tarántula, con su infinito despliegue de luz y color, y ahora la de Orión con su Messier 43 y Messier 42 : ¡¡ Bellisimas !!
    ¿No ven la hermosa bailarina con su pomposo vestido de luz rosada y azul ??


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    1. Hola, Mirta. Así es, en el inicio había sólo hidrógeno, helio y muy poquito litio. Todo el resto se formó después. Por increíble que parezca, esto fue primero calculado, con gran precisión, por George Gamow y algunos otros, y sólo después verificado en mediciones. Es uno de los grandes y primeros espaldarazos a la teoría del Big Bang caliente. Si buscás Gamow en el blog, lo comenté más de una vez.

      En cuanto a la pregunta: es que es muuuucho ga, mucho polvo, y a que la gravedad es una fuerza atractiva. En cualquiera de estas nubes, su propia gravedad produce el colapso hacia algunos centros, de manera acelerada (cuanto más crecen, más atraen). Y nada detiene la gravedad, hasta que se enciende la estrella y la radiación que produce equilibra el colapso y disipa los restos de la nebulosa alrededor.

      La bailarina, efectivamente, está ahí. Mucha gente la ve. A simple vista parece más bien un pez, lo comentaré la semana que viene.

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    2. Hola Guillermo. Gracias por tu respuesta. Muy notable lo de Gamow, haber teorizado sobre la explosión termonuclear de las estrellas en esos años, es realmente sorprendente. Su vida, muy interesante también !

      Me quedan dos inquietudes.
      Creía que la gravedad existe solo en presencia de masa. No imagino que el gas y el polvo tengan masa, aunque se ve que deben tenerla cuando son tan gigantescas.

      Y una pregunta: el litio existente hoy, es el que había en el inicio ? O luego también se formó ?
      Porque en tal caso: en cuál de las dos se produjo el que tenemos en la tierra ?
      Sería impresionante que en nuestro suelo tengamos restos de ese primer Litio del Big Bang..verdad ?? Aunque he estado leyendo algo al respecto y hay teorías que proponen un nuevo litio también, que se formó de la explosión de las Novas.

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    3. Efectivamente, la gravedad es producida por la masa (estrictamente, la densidad de masa-energía, en Relatividad General). El gas tiene masa, por supuesto (en la escuela primaria hacíamos un experimento para demostrar el peso del aire), y hay mucho gas. En una galaxia como la Vía Láctea el gas pesa unas 3 veces más que las estrellas.

      El litio que existe hoy en día es el resultado del que se produjo en los primeros minutos del Big Bang, menos el que desaparece en algunas reacciones nucleares estelares. Hay muy pocas reacciones naturales que producen litio. Hay algunas, pero muy raras (y es controversial cuánto producen). Como resultado de esto, el litio es mucho menos abundante que elementos más pesados (C, O, etc.). El litio de las baterías viene del Big Bang, seguramente en su gran mayoría.

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    4. ¡¡¿¿ Da vero !!??? Como dirían los italianos.... TRES veces más pesaría el gas que las estrellas, en una galaxia !!??? Sucede que cuesta entender, que algo intangible pese más que algo sólido, rocoso, metálico, como están hechas las estrellas !! Bueno, sí, yo no tuve ese experimento del peso del aire en la primaria. Y en la secundaria mi profe de Química y Física, quién seguramente sabía mucho, pero con un tono de voz, monótono y monocorde, hacía que a los dos minutos que empezaba a hablar, yo ya estaba en la estratósfera !!! Imposible para mi, seguirle con atención sus explicaciones, que casi me lleva a reprobarlas, cuando en general tenía muy buenos promedios en todo. ¿Porqué digo esto? Por la importancia que tiene el poder intrigar, atrapar la atención, para ser un buen motivador !! Cosa que vos haces de maravilla, Guillermo, por eso el éxito de tu blog.

      En fin, volviendo al gas y su peso, es evidente que las cantidades astronómicamente superiores de ese gas, es lo que produce la superioridad del PESO = MASA + GRAVEDAD = Formación de estrellas ?? !!! Es más o menos así, la ecuación !!?? No científica, por supuesto, si no mas bien casera, por llamarla de algún modo. Gracias por tu atención, para atender y contestar estos planteos no científicos !!

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  4. Así como también me maravilla, que sólo observando su luz se pueda saber de qué están hechos mundos, soles y estrellas.
    Y si a mi me facina ver tu hermosa foto de la Gran Nebulosa de Orión en mi celular, puedo muy bien entender tu pasión por las estrellas, cúmulos y galaxias que verás y observas en telescopios y que generosamente compartís con todos nosotros.

    Y por cierto, las nebulosas son algo muy bello y especial de ver. Y parecen ser el modo que el universo tiene de ir dando forma a la creación de elementos mas tangibles.
    En el medio, la gravedad, esa fuerza que juega un papel esencial en la formación de mundos estelares ¿¿ A partir de sólo gas y polvo ???
    ¿¿ A partir de átomos de Hidrógeno y Helio ??

    Son muchas preguntas que me surgen.
    Para ustedes, físicos y astrónomos, seguramente serán intrascendentes y hasta nimias, pero son las surgen para quien no lo es.

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    1. A mí también me maravilla: el astrónomo no puede enchufarle un termómetro a una estrella, o tomar una muestra para analizarla en el laboratorio. Todo lo que sabemos viene codificado en la luz, todo visto de lejos. Y yo lo cuento aquí de manera cualitativa y a veces metafórica. Pero es una ciencia tan "dura" como cualquier ciencia de materiales, digamos. Es extraordinario.

      Más sobre la nebulosa, la semana que viene.

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