Alas de mariposa que se extienden varios años luz en el cielo

Las nubes de gas y polvo que conocemos como nebulosas planetarias son mucho más que estructuras efímeras. Descifrando estos despojos estelares podemos entender fenómenos físicos a los que no tenemos acceso de otro modo

La nebulosa planetaria Mariposa, captada por el 'Hubble'.
La nebulosa planetaria Mariposa, captada por el 'Hubble'.NASA

Uno de los secretos más delicados que le hemos descubierto al cielo al abrir el ojo de los telescopios es el de las nebulosas planetarias, fugaces nubes de gas teñidas de colores que tras sus formas imposibles esconden procesos físicos fascinantes. Son como enciclopedias cósmicas: nos hablan de estrellas en rotación rápida, de campos magnéticos, de estrellas compañeras escondidas, de chorros de gas a alta velocidad, o del enriquecimiento químico del universo en elementos que nos importan tanto como el carbono, ya que son los que nos construyen.

Estas estructuras aparecen en el cielo cuando las estrellas pequeñas, aquellas como el Sol y hasta 7-8 veces más pesadas, agotan el combustible que alcanzan a quemar en su interior. Las nebulosas planetarias son los restos, aquello de lo que se ha desprendido la estrella en forma de viento en sus últimos años, y las vemos porque lo que queda del núcleo ilumina el material expulsado, como un faro ilumina la niebla en la costa. Podríamos decir que le vemos el cascarón o la crisálida a la estrella. También podemos afirmar que le miramos el cadáver al astro y aunque nunca estuvo viva, al menos con la definición operativa de vida con la que trabajamos hoy en día, la imagen nos sirve como metáfora.

De estos despojos tenemos que aprender de todo ¿de qué estaba hecho el material del que se formó la estrella?, ¿qué ha hecho en su vida?, ¿y con su vida? En otras palabras, con el análisis de la química que medimos en estas nubes de gas y polvo, que es lo que en realidad son las nebulosas planetarias, sabemos qué combustible nuclear se ha quemado en la estrella materna y cómo se ha mezclado ese material en su interior. Pero aprendemos mucho más de ellas, ya que como buenos forenses les leemos las causas y los efectos de su evolución en su último medio millón de años. El caso es que, aunque los astrofísicos somos detectives fantásticos, todavía no entendemos muy bien lo que les ocurre al final, porque para que se formen las estructuras que vemos necesitamos física casi imposible: campos magnéticos intensos con estrellas rotando tan rápidamente que pueden romperse, estrellas (o sub-estrellas) compañeras casi invisibles a nuestra detección que se encargan de canalizar el gas, chorros de gas a tan alta velocidad que desafían su propio proceso de formación, o luz empujando tanto material que no nos salen los números.

Pero es que lo que vemos de verdad merece que nos rompamos la cabeza para intentar descifrar su formación. Encontramos nebulosas planetarias en forma de crisálidas tan afiladas como un cuchillo o tan redondas que forman el círculo perfecto, pompas de jabón de tamaños gigantescos, o relojes de arena. Nos recuerdan a hélices, mancuernas, antifaces o alas de mariposa. Pero también pueden ser tan irregulares que, muy a nuestro pesar, no las encontramos un análogo de forma conocida. Como somos muy simples a la hora de poder entender cómo se construyen, las tenemos que clasificar según sus morfologías más sencillas: así las tenemos redondas, elípticas, bipolares; alguna se ha detectado incluso con cuatro polos. Las vemos en el rango óptico porque la temperatura de lo que queda de la estrella antes de que comience a enfriarse como enana blanca puede alcanzar los 300.000 grados (sirva como referencia el Sol que está a unos 5.500 grados en superficie).

Y lo más fascinante de todo es que aunque son todo lo efímero que se puede ser en astronomía, ya que duran entre 10.000 y 20.000 años, básicamente lo que tarda en dispersarse el gas que es nada comparado con la vida de la estrella, son de los objetos más brillantes que existen en el cielo en una línea de emisión, una línea prohibida de oxígeno. Esa luz que emiten de manera muy peculiar las nebulosas planetarias permite, entre otras cosas, que sean detectables a distancias de cúmulos de galaxias que están a más de 300 millones de años luz de nosotros. ¡No está mal para los despojos de una pequeña estrella!

Si las observamos en el rango del espectro que se corresponde con el óptico, nos muestran lo obvio, que están hechas de gases como el hidrógeno, helio, nitrógeno, azufre, hierro, oxígeno. Pero para ver algo más íntimo, de qué están hechos sus huesos, su parte sólida, el polvo, las tenemos que observar en el infrarrojo. Ahí es donde nos enseñan sus estructuras de polvo y gas molecular en forma de grumos y si las hemos pillado todavía muy jóvenes podemos incluso desentrañar la forma interna de un disco que puede crearse al final de sus días si evolucionan en un sistema binario. Vistas en rayos X, nos hablan de dinámica de gas, de choques a alta velocidad o nos enseñan eventos en la superficie de estrellas que se encuentran entre las más calientes del universo. Es en el ultravioleta donde nos enseñan el carbono.

Las detectamos en la Vía Láctea por miles pero también en las galaxias que están aquí al lado como las nubes de Magallanes y en galaxias muy lejanas. Son un instrumento poderosísimo para desentrañar el universo: permiten medir distancias y el contenido de oxígeno que tiene un determinado lugar de la galaxia. Con esa información objeto a objeto reconstruimos cómo evoluciona poco a poco, muerte a muerte, una galaxia.

Durante sus breves 10.000 años de existencia nos iluminan y nos enseñan de qué están hechos los astros por dentro, alimentan con carbono el medio interestelar y nos avisan de que un día nuestro Sol también se despojará de su envoltura. Antes se habrá diluido en sus fauces lo que quede de nuestro planeta. Las nebulosas planetarias nos hablan de futuro, el del Sol, nos muestran su pasado y, aunque sean breves, se encuentran por miles en nuestra galaxia, brindándonos el privilegio de estudiarlas.

Eva Villaver es investigadora del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología.

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