Nebula de Orión - Orion Nebula

Nebula de Orión
Nebulosa difusa
Nebulosa de Orión - Mosaico de Hubble 2006 18000.jpg
Toda la Nebulosa de Orión en una imagen compuesta de luz visible e infrarroja; tomada por el Telescopio Espacial Hubble en 2006
Datos de observación: época J2000
Subtipo Reflexión / Emisión
Ascensión recta 05 h 35 min 17,3 s
Declinación −05 ° 23 ′ 28 ″
Distancia 1344 ± 20  ly    (412  pc )
Magnitud aparente (V) +4.0
Dimensiones aparentes (V) 65 × 60  minutos de arco
Constelación Orión
Características físicas
Radio 1.2 ly
Magnitud absoluta (V) -
Características notables Racimo de trapecio
Designaciones NGC 1976, M42,
LBN 974, Sin punta 281
Ver también: Listas de nebulosas

La Nebulosa de Orión (también conocida como Messier 42 , M42 o NGC 1976 ) es una nebulosa difusa situada en la Vía Láctea , al sur del Cinturón de Orión en la constelación de Orión . Es una de las nebulosas más brillantes y es visible a simple vista en el cielo nocturno. Se encuentra a 1344 ± 20 años luz (412,1 ± 6,1  pc ) de distancia y es la región de formación de estrellas masivas más cercana a la Tierra . Se estima que la nebulosa M42 tiene 24 años luz de diámetro. Tiene una masa de unas 2000 veces la del Sol . Los textos más antiguos se refieren con frecuencia a la Nebulosa de Orión como la Gran Nebulosa de Orión o la Gran Nebulosa de Orión .

La Nebulosa de Orión es uno de los objetos más examinados y fotografiados del cielo nocturno y se encuentra entre las características celestes más estudiadas. La nebulosa ha revelado mucho sobre el proceso de formación de las estrellas y los sistemas planetarios a partir del colapso de nubes de gas y polvo. Los astrónomos han observado directamente discos protoplanetarios y enanas marrones dentro de la nebulosa, movimientos intensos y turbulentos del gas y los efectos fotoionizantes de estrellas masivas cercanas en la nebulosa.

Características físicas

Discutiendo la ubicación de la Nebulosa de Orión, lo que se ve dentro de la región de formación estelar y los efectos de los vientos interestelares en la configuración de la nebulosa.
La constelación de Orión con la Nebulosa de Orión (en el medio inferior)

La Nebulosa es visible a simple vista incluso desde áreas afectadas por cierta contaminación lumínica . Se ve como la "estrella" del medio en la "espada" de Orión, que son las tres estrellas ubicadas al sur del Cinturón de Orión. La estrella parece borrosa para los observadores agudos y la nebulosidad es obvia a través de binoculares o un pequeño telescopio . El brillo superficial máximo de la región central es de aproximadamente 17 Mag / arco 2 (aproximadamente 14 mili nits ) y el brillo azulado exterior tiene un brillo superficial máximo de 21,3 Mag / arco 2 (aproximadamente 0,27 milinits). (En las fotos que se muestran aquí, el brillo, o luminancia , se mejora en un factor importante).

La Nebulosa de Orión contiene un cúmulo abierto muy joven , conocido como Trapecio debido al asterismo de sus cuatro estrellas primarias. Dos de estos pueden resolverse en sus sistemas binarios componentes en noches con buena visibilidad , dando un total de seis estrellas. Las estrellas del trapecio, junto con muchas otras estrellas, aún se encuentran en sus primeros años . El trapecio es un componente del cúmulo de la nebulosa de Orión, mucho más grande , una asociación de unas 2.800 estrellas con un diámetro de 20 años luz. Hace dos millones de años, este cúmulo pudo haber sido el hogar de las estrellas fugitivas AE Aurigae , 53 Arietis y Mu Columbae , que actualmente se alejan de la nebulosa a velocidades superiores a 100 km / s (62 mi / s).

Coloración

Los observadores han notado durante mucho tiempo un tinte verdoso distintivo en la nebulosa, además de regiones de rojo y azul violeta. El tono rojo es el resultado de la radiación de la línea de recombinación a una longitud de onda de 656,3 nm . La coloración azul-violeta es la radiación reflejada de las estrellas masivas de clase O en el núcleo de la nebulosa.

El tono verde fue un enigma para los astrónomos de principios del siglo XX porque ninguna de las líneas espectrales conocidas en ese momento podía explicarlo. Se especuló que las líneas fueron causadas por un nuevo elemento, y se acuñó el nombre de nebulio para este misterioso material. Sin embargo, con una mejor comprensión de la física atómica , se determinó más tarde que el espectro verde fue causado por una transición de electrones de baja probabilidad en oxígeno doblemente ionizado , una llamada " transición prohibida ". Esta radiación era casi imposible de reproducir en el laboratorio en ese momento, porque dependía del entorno inactivo y casi libre de colisiones que se encuentra en el alto vacío del espacio profundo.

Historia

El dibujo de Messier de la nebulosa de Orión en sus memorias de 1771, Mémoires de l'Académie Royale

Se ha especulado que los mayas de América Central pueden haber descrito la nebulosa dentro de su mito de creación "Tres piedras de hogar"; si es así, las tres corresponderían a dos estrellas en la base de Orión, Rigel y Saiph , y otra, Alnitak en la punta del "cinturón" del cazador imaginado, los vértices de un triángulo equilátero casi perfecto con la Espada de Orión (incluyendo la Nebulosa de Orión) en el medio del triángulo visto como la mancha de humo del incienso de copal en un mito moderno, o, en (la traducción que sugiere de) uno antiguo, las brasas literales o figurativas de una creación ardiente.

Ni Ptolomeo 's Almagesto ni de Al Sufi ' s Libro de las estrellas fijas observaron esta nebulosa, aunque los dos parches que figuran en otro lugar de la nebulosidad en el cielo nocturno; Galileo tampoco lo mencionó, aunque también hizo observaciones telescópicas que lo rodeaban en 1610 y 1617. Esto ha llevado a algunas especulaciones de que un estallido de las estrellas iluminadoras puede haber aumentado el brillo de la nebulosa.

El primer descubrimiento de la naturaleza difusa y nebulosa de la nebulosa de Orión se atribuye generalmente al astrónomo francés Nicolas-Claude Fabri de Peiresc , el 26 de noviembre de 1610, cuando registró su observación con un telescopio refractor comprado por su patrón Guillaume du Vair .

La primera observación publicada de la nebulosa fue realizada por el matemático y astrónomo jesuita Johann Baptist Cysat de Lucerna en su monografía de 1619 sobre los cometas (que describe observaciones de la nebulosa que pueden remontarse a 1611). Hizo comparaciones entre él y un cometa brillante visto en 1618 y describió cómo apareció la nebulosa a través de su telescopio como:

se ve cómo de la misma manera algunas estrellas se comprimen en un espacio muy estrecho y cómo alrededor y entre las estrellas se derrama una luz blanca como la de una nube blanca

Su descripción de las estrellas centrales como diferentes de la cabeza de un cometa en que eran un "rectángulo" puede haber sido una descripción temprana del Cúmulo de Trapecio . (La primera detección de tres de las cuatro estrellas de este cúmulo se le atribuye a Galileo Galilei el 4 de febrero de 1617, aunque no notó la nebulosa circundante, posiblemente debido al estrecho campo de visión de su telescopio temprano).

La nebulosa fue "descubierta" independientemente (aunque visible a simple vista) por varios otros astrónomos prominentes en los años siguientes, incluido Giovanni Battista Hodierna (cuyo boceto fue el primero publicado en De systemate orbis cometici, deque admirandis coeli characteribus ).

Charles Messier observó la nebulosa el 4 de marzo de 1769 y también observó tres de las estrellas en el trapecio. Messier publicó la primera edición de su catálogo de objetos del cielo profundo en 1774 (completado en 1771). Como la Nebulosa de Orión era el objeto número 42 de su lista, se identificó como M42.

Fotografía de 1880 de Henry Draper de la Nebulosa de Orión, la primera que se ha tomado.
Una de las fotografías de 1883 de Andrew Ainslie Common de la Nebulosa de Orión, la primera en mostrar que una exposición prolongada podría registrar nuevas estrellas y nebulosas invisibles para el ojo humano.

En 1865, el astrónomo aficionado inglés William Huggins usó su método de espectroscopía visual para examinar la nebulosa que mostraba que, al igual que otras nebulosas que había examinado, estaba compuesta de "gas luminoso". El 30 de septiembre de 1880, Henry Draper utilizó el nuevo proceso fotográfico de placa seca con un telescopio refractor de 11 pulgadas (28 cm) para hacer una exposición de 51 minutos de la Nebulosa de Orión, el primer caso de astrofotografía de una nebulosa en la historia. Otro conjunto de fotografías de la nebulosa en 1883 vio un gran avance en la fotografía astronómica cuando el astrónomo aficionado Andrew Ainslie Common usó el proceso de placa seca para registrar varias imágenes en exposiciones de hasta 60 minutos con un telescopio reflector de 36 pulgadas (91 cm) que construyó. en el patio trasero de su casa en Ealing , al oeste de Londres. Estas imágenes mostraron por primera vez estrellas y detalles de nebulosas demasiado débiles para ser vistos por el ojo humano.

En 1902, Vogel y Eberhard descubrieron diferentes velocidades dentro de la nebulosa, y en 1914 los astrónomos de Marsella habían utilizado el interferómetro para detectar la rotación y los movimientos irregulares. Campbell y Moore confirmaron estos resultados utilizando el espectrógrafo, demostrando turbulencias dentro de la nebulosa.

En 1931, Robert J. Trumpler notó que las estrellas más débiles cerca del trapecio formaban un cúmulo, y fue el primero en nombrarlas cúmulo del trapecio. Basándose en sus magnitudes y tipos espectrales, obtuvo una estimación de la distancia de 1.800 años luz. Esto fue tres veces mayor que la estimación de distancia comúnmente aceptada del período, pero estuvo mucho más cerca del valor moderno.

En 1993, el telescopio espacial Hubble observó por primera vez la nebulosa de Orión. Desde entonces, la nebulosa ha sido un objetivo frecuente de los estudios de HST. Las imágenes se han utilizado para construir un modelo detallado de la nebulosa en tres dimensiones. Se han observado discos protoplanetarios alrededor de la mayoría de las estrellas recién formadas en la nebulosa y se han estudiado los efectos destructivos de los altos niveles de energía ultravioleta de las estrellas más masivas.

En 2005, el instrumento Advanced Camera for Surveys del Telescopio Espacial Hubble terminó de capturar la imagen más detallada de la nebulosa hasta ahora tomada. La imagen fue tomada a través de 104 órbitas del telescopio, capturando más de 3.000 estrellas hasta la magnitud 23, incluidas enanas marrones infantiles y posibles estrellas binarias enanas marrones . Un año después, los científicos que trabajaban con el HST anunciaron las primeras masas de un par de enanas marrones binarias eclipsantes, 2MASS J05352184–0546085 . El par está ubicado en la Nebulosa de Orión y tiene masas aproximadas de 0.054  M y 0.034  M respectivamente, con un período orbital de 9.8 días. Sorprendentemente, el más masivo de los dos también resultó ser el menos luminoso.

Estructura

Un mapa estelar de la Nebulosa de Orión.
Las imágenes ópticas revelan nubes de gas y polvo en la Nebulosa de Orión; una imagen infrarroja (derecha) revela las nuevas estrellas que brillan en su interior.

La totalidad de la Nebulosa de Orión se extiende a lo largo de una región de 1 ° del cielo e incluye nubes neutrales de gas y polvo , asociaciones de estrellas , volúmenes ionizados de gas y nebulosas de reflexión .

La Nebulosa es parte de una nebulosa mucho más grande que se conoce como el Complejo de Nube Molecular de Orión . El Complejo de Nube Molecular de Orión se extiende a lo largo de la constelación de Orión e incluye el Bucle de Barnard , la Nebulosa Cabeza de Caballo , M43 , M78 y la Nebulosa de la Llama . Las estrellas se están formando a lo largo de todo el Complejo de Nubes, pero la mayoría de las estrellas jóvenes están concentradas en densos cúmulos como el que ilumina la Nebulosa de Orión.

Orión Una nube molecular de VISTA revela muchas estrellas jóvenes y otros objetos.

El modelo astronómico actual para la nebulosa consiste en una región ionizada ( H II ), aproximadamente centrada en Theta 1 Orionis C , que se encuentra en el lado de una nube molecular alargada en una cavidad formada por estrellas jóvenes masivas. (Theta 1 Orionis C emite de 3 a 4 veces más luz fotoionizante que la siguiente estrella más brillante, Theta 2 Orionis A.) La región H II tiene una temperatura de hasta 10,000 K, pero esta temperatura cae dramáticamente cerca del borde de la nebulosa. . La emisión nebulosa proviene principalmente del gas fotoionizado en la superficie posterior de la cavidad. La región H II está rodeada por una bahía cóncava irregular de nubes más neutras y de alta densidad, con grupos de gas neutro que se encuentran fuera del área de la bahía. Esto, a su vez, se encuentra en el perímetro de la Nube Molecular de Orión. El gas en la nube molecular muestra un rango de velocidades y turbulencias, particularmente alrededor de la región del núcleo. Los movimientos relativos son de hasta 10 km / s (22.000 mi / h), con variaciones locales de hasta 50 km / sy posiblemente más.

Los observadores han dado nombres a varias características de la nebulosa de Orión. El carril oscuro que se extiende desde el norte hacia la región brillante se llama "Boca de pez". Las regiones iluminadas a ambos lados se denominan "Alas". Otras características incluyen "La espada", "El empuje" y "La vela".

Formación de estrellas

Vista de varios proplyds dentro de la Nebulosa de Orión tomada por el Telescopio Espacial Hubble
Fuegos artificiales de formación estelar en Orión

La Nebulosa de Orión es un ejemplo de un vivero estelar donde están naciendo nuevas estrellas. Las observaciones de la nebulosa han revelado aproximadamente 700 estrellas en varias etapas de formación dentro de la nebulosa.

En 1979, las observaciones con la cámara electrónica Lallemand en el Observatorio Pic-du-Midi mostraron seis fuentes de alta ionización no resueltas cerca del Cúmulo Trapecio . Estas fuentes se interpretaron como glóbulos parcialmente ionizados (PIG). La idea era que estos objetos fueran ionizados desde el exterior por M42. Observaciones posteriores con Very Large Array mostraron condensaciones del tamaño del sistema solar asociadas con estas fuentes. Aquí apareció la idea de que estos objetos podrían ser estrellas de baja masa rodeadas por un disco de acreción protoestelar en evaporación. En 1993, las observaciones con el Telescopio Espacial Hubble arrojaron la mayor confirmación de los discos protoplanetarios dentro de la Nebulosa de Orión, que han sido apodados proplyds . HST ha revelado más de 150 de estos dentro de la nebulosa, y se considera que son sistemas en las primeras etapas de formación del sistema solar . La gran cantidad de ellos se ha utilizado como evidencia de que la formación de sistemas estelares es bastante común en el universo .

Las estrellas se forman cuando grupos de hidrógeno y otros gases en una región H II se contraen por su propia gravedad. Como se colapsa el gas, el grupo central de crece calores más fuertes y el gas a temperaturas extremas mediante la conversión de energía potencial gravitatoria a la energía térmica . Si la temperatura aumenta lo suficiente, la fusión nuclear se encenderá y formará una protoestrella . La protoestrella 'nace' cuando comienza a emitir suficiente energía radiativa para equilibrar su gravedad y detener el colapso gravitacional .

Por lo general, una nube de material permanece a una distancia sustancial de la estrella antes de que se encienda la reacción de fusión. Esta nube remanente es el disco protoplanetario de la protoestrella, donde pueden formarse los planetas. Observaciones infrarrojas recientes muestran que los granos de polvo en estos discos protoplanetarios están creciendo, comenzando en el camino hacia la formación de planetesimales .

Una vez que la protoestrella entra en su fase de secuencia principal , se clasifica como estrella. Aunque la mayoría de los discos planetarios pueden formar planetas, las observaciones muestran que la intensa radiación estelar debería haber destruido cualquier proplyds que se formara cerca del grupo Trapezium, si el grupo es tan antiguo como las estrellas de baja masa en el cúmulo. Dado que los proplyds se encuentran muy cerca del grupo Trapezium, se puede argumentar que esas estrellas son mucho más jóvenes que el resto de los miembros del cúmulo.

Efectos y viento estelar

Una vez formadas, las estrellas dentro de la nebulosa emiten una corriente de partículas cargadas conocidas como viento estelar . Las estrellas masivas y las estrellas jóvenes tienen vientos estelares mucho más fuertes que el Sol . El viento forma ondas de choque o inestabilidades hidrodinámicas cuando encuentra el gas en la nebulosa, que luego da forma a las nubes de gas. Las ondas de choque del viento estelar también juegan un papel importante en la formación estelar al compactar las nubes de gas, creando inhomogeneidades de densidad que conducen al colapso gravitacional de la nube.

Vista de las ondas ( inestabilidad de Kelvin-Helmholtz ) formadas por la acción de los vientos estelares sobre la nube.

Hay tres tipos diferentes de choques en la Nebulosa de Orión. Muchos aparecen en los objetos de Herbig-Haro :

  • Los choques de arco son estacionarios y se forman cuando dos corrientes de partículas chocan entre sí. Están presentes cerca de las estrellas más calientes en la nebulosa donde se estima que la velocidad del viento estelar es de miles de kilómetros por segundo y en las partes externas de la nebulosa donde las velocidades son de decenas de kilómetros por segundo. Los choques de arco también se pueden formar en el extremo frontal de los chorros estelares cuando el chorro golpea partículas interestelares .
  • Los choques impulsados ​​por chorros se forman a partir de chorros de material que brotan de estrellas T Tauri recién nacidas . Estas corrientes estrechas viajan a cientos de kilómetros por segundo y se convierten en choques cuando se encuentran con gases relativamente estacionarios.
  • Los choques deformados parecen arcos para un observador. Se producen cuando un choque impulsado por chorro encuentra gas que se mueve en una corriente cruzada.
  • La interacción del viento estelar con la nube circundante también forma "ondas" que se cree que se deben a la inestabilidad hidrodinámica de Kelvin-Helmholtz .

Los movimientos dinámicos del gas en M42 son complejos, pero tienden a salir a través de la abertura en la bahía y hacia la Tierra. La gran área neutra detrás de la región ionizada se está contrayendo actualmente por su propia gravedad.

También hay "balas" supersónicas de gas que perforan las nubes de hidrógeno de la Nebulosa de Orión. Cada bala tiene diez veces el diámetro de la órbita de Plutón y está rematada con átomos de hierro que brillan en el infrarrojo. Probablemente se formaron mil años antes a partir de un evento violento desconocido.

Evolución

Imagen panorámica del centro de la nebulosa, tomada por el telescopio Hubble. Esta vista tiene unos 2,5 años luz de diámetro. El trapecio está en el centro a la izquierda.

Las nubes interestelares como la Nebulosa de Orión se encuentran en galaxias como la Vía Láctea . Comienzan como gotas unidas gravitacionalmente de hidrógeno neutro frío, entremezcladas con trazas de otros elementos. La nube puede contener cientos de miles de masas solares y extenderse por cientos de años luz. La minúscula fuerza de gravedad que podría obligar a la nube a colapsar se ve contrarrestada por la muy débil presión del gas en la nube.

Ya sea debido a las colisiones con un brazo en espiral, oa través de la onda de choque emitida por las supernovas , los átomos se precipitan en moléculas más pesadas y el resultado es una nube molecular. Esto presagia la formación de estrellas dentro de la nube, que generalmente se cree que ocurre dentro de un período de 10 a 30 millones de años, a medida que las regiones pasan la masa de Jeans y los volúmenes desestabilizados colapsan en discos. El disco se concentra en el núcleo para formar una estrella, que puede estar rodeada por un disco protoplanetario. Esta es la etapa actual de evolución de la nebulosa, con estrellas adicionales que aún se están formando a partir de la nube molecular que colapsa. Se cree que las estrellas más jóvenes y brillantes que vemos ahora en la Nebulosa de Orión tienen menos de 300,000 años, y las más brillantes pueden tener solo 10,000 años. Algunas de estas estrellas que colapsan pueden ser particularmente masivas y pueden emitir grandes cantidades de radiación ultravioleta ionizante. Un ejemplo de esto se ve con el grupo Trapezium. Con el tiempo, la luz ultravioleta de las estrellas masivas en el centro de la nebulosa alejará el gas y el polvo circundantes en un proceso llamado fotoevaporación . Este proceso es responsable de crear la cavidad interior de la nebulosa, permitiendo que las estrellas en el núcleo se vean desde la Tierra. La más grande de estas estrellas tiene una vida útil corta y evolucionará para convertirse en supernovas.

En unos 100.000 años, se expulsará la mayor parte del gas y el polvo. Los restos formarán un cúmulo abierto joven, un cúmulo de estrellas jóvenes y brillantes rodeadas por tenues filamentos de la antigua nube.

Ver también

Notas

  1. ^ 1270 × tan (66 ′ / 2) = 12 años. radio
  2. Desde las zonas templadas del hemisferio norte, la nebulosa aparece debajo del Cinturón de Orión; de las zonas templadas del hemisferio sur, la nebulosa aparece por encima del Cinturón.
  3. ^ C. Robert O'Dell comentó acerca de este artículo de Wikipedia, "El único error atroz es la última oración en la sección de Formación estelar. En realidad debería decir 'Aunque la mayoría de los discos planetarios pueden formar planetas, las observaciones muestran que la radiación estelar intensa debería haber destruyó cualquier proplyds que se formó cerca del grupo Trapezium, si el grupo es tan antiguo como las estrellas de baja masa en el cúmulo. Dado que los proplyds se encuentran muy cerca del grupo Trapezium, se puede argumentar que esas estrellas son mucho más jóvenes que el resto de los miembros del grupo '".

Referencias

enlaces externos

Coordenadas : Mapa del cielo 05 h 35 m 17,3 s , −05 ° 23 ′ 28 ″