TEMA 4. CÚMULOS, NEBULOSAS Y GALAXIAS
Los cúmulos
También hay estrellas que forman grupos. En el primer peldaño de la escala de cúmulos se encuentran los globulares, son gigantescas agrupaciones de estrellas que tienen unos 15 millones de años de edad, tanto como la Vía Láctea.
En el último peldaño están los cúmulos abiertos. A continuación una pequeña introducción sobre estos cuerpos celestes.
Cúmulos globulares
Más organizados y compactos que los cúmulos abiertos son los cúmulos globulares. Un cúmulo globular es una bola de estrellas densamente empaquetadas que contiene cientos de miles de estrellas individuales. Los cúmulos globulares de nuestra Galaxia están dispersos a lo largo de un halo esférico que rodea a la Galaxia, y contienen algunas de las estrellas más viejas de la Galaxia.
Existen unos 150 cúmulos globulares en nuestra Galaxia. Se han identificado en otras galaxias cúmulos globulares similares distribuidos en halos esféricos, por ejemplo más de 300 en la galaxia Andrómeda M31, y aproximadamente 6000 en las proximidades de M87. El número de estrellas es tan elevado y las distancias relativas tan mínimas que constituyen grupos ligados gravitacionalmente, en un solo parsec cúbico de espacio puede haber hasta 1.000 estrellas, en los que cada estrella recorre una órbita más o menos elíptica alrededor del centro del conglomerado.
La distribución de los cúmulos sugiere que se formaron cuando la Galaxia era joven, hace 15.000-18.000 millones de años, cualquier modelo del big bang debe dar una edad el universo de unos 20.000 millones de años o más. Los cúmulos globulares contienen principalmente estrellas de Población II, muchas de las cuales han evolucionado hasta convertirse en gigantes rojas
El objeto M5 (NGC 5904) es un bello cúmulo globular del hemisferio norte, perteneciente a la constelación de Serpiente. Su localización resulta muy fácil en los meses estivales.
Observados a través de un telescopio pequeño aparecen como pequeñas bolas borrosas, pero con instrumentos de mayor abertura (200 mm. o más de diámetro) convierten a esas bolas en miles de estrellas.
El mejor cúmulo globular del hemisferio norte es M 13 en la constelación de Hércules, con una magnitud de 5,8, un diámetro de 14' y situada a 23.000 años luz de distancia, tiene una anchura de 100 años luz. Fácil de encontrar en el trapecio pequeño de Hércules, en la línea que une a las dos estrellas Zeta y Eta.
Cúmulos abiertos
Un cúmulo abierto es una agrupación irregular o enjambre de estrellas que a simple vista aparecen como manchas de luz. También se las denomina cúmulo galáctico, al estar situados relativamente próximo a nosotros en el plano de nuestra Galaxia.
Los cúmulos abiertos contienen estrellas jóvenes y calientes de la Población I que se han formado recientemente en el disco de la Galaxia.
Otros cúmulos abiertos dignos de mención son los siguientes, todos son visibles dentro del hemisferio norte:
Las nebulosas que rodean al cúmulo abierto M 45, comúnmente denominada las Pléyades, son de reflexión.
Las nebulosas
Las nebulosas son nubes de gas y polvo que parecen brumosas a simple vista. Estos objetos celestes son algunos de los objetos más bellos que pueden observarse en el espacio. La palabra nebulosa procede del griego y significa nube. Las nebulosas desempeñan un importante papel, ya que en su interior se forman nuevos astros debido al colapso gravitatorio. Parte del gas se formó al comienzo de la historia del universo. El polvo y los elementos pesados son de origen más reciente, ya que se han formado en estrellas que lo liberaron al medio interestelar al final de sus vidas de forma más o menos violenta (supernovas).
Las nebulosas se dividen en tres tipos básicos:
1) Nebulosas de reflexión.
2) Nebulosas de emisión.
3) Nebulosas oscuras o de absorción.
Nebulosas de reflexión
Las nebulosas de reflexión son nubes de polvo cuyos átomos reflejan la luz de una estrella próxima, por lo que aparecen del mismo color que las estrellas cuya luz reflejan, un ejemplo de ello es el de la nebulosa azulada que rodea a las Pléyades. Parecen más azules que la estrella debido a la forma en que la luz estelar es dispersada por las partículas de polvo en la nebulosa (equivale a la dispersión de la luz que hace que el cielo sea azul).
Nebulosas de emisión
Las nebulosas de emisión brillan porque sus átomos, excitados por la radiación emitida por las estrellas próximas, se convierten en fuentes de radiación. Son nubes de gas que reciben energía irradiada por estrellas cercanas calientes, y se muestran rojas en las fotografías astronómicas debido a la radiación característica del hidrógeno en la región roja del espectro.
La nebulosa Norteamericana en la constelación del Cisne, constituye un ejemplo de nebulosa de emisión con una nebulosa de absorción que define los límites que percibimos. En la zona equivalente al Golfo de México se observan pocas estrellas debido a la nebulosa de absorción oscura situada en ella.
Nebulosas oscuras o de absorción
Las nebulosas de absorción son vastas nubes ricas en polvo que absorben la luz y sólo son ópticamente visibles cuando detrás de ellas hay una fuente luminosa sobre la que puedan destacar.
El gran trazo oscuro que parte la Vía Láctea en dos en la constelaciones del Cisne y del Águila también se debe a una nube de polvo oscuro.
Nebulosas planetarias
Algunas nebulosas representan envolturas de gas desprendidas de estrellas moribundas. El término fue utilizado por Herschell a causa de su aspecto circular y muy delimitado que recuerda al disco de un planeta, de ahí su nombre.
Una nebulosa planetaria brilla porque la luz (radiación ultravioleta) procedente de la estrella con la que está asociada es absorbida por los átomos de la nebulosa y reirradiada. Son estrellas viejas que están expulsando material al espacio (enriqueciendo la materia interestelar con elementos pesados) y van camino para convertirse en enanas blancas, es decir, núcleos de estrellas gigantes rojas que han perdido sus capas externas. Una nebulosa planetaria es una transición desde el estado de gigante roja al de enana blanca. Hay catalogadas unas 1.500 nebulosas planetarias.
La nebulosa Trífida, M 20, en Sagitario, constituye una nebulosa de emisión, color rojizo, mientras que el color azul es de una nebulosa de reflexión.
La nebulosa planetaria del Reloj de Arena, también conocida como M 27, en la constelación de Vulpecula.
Las galaxias
Una galaxia es un conjunto gigante de millones o billones de estrellas, gas y polvo que se mantienen unidas por la gravedad para formar una galaxia de disco de 30 kiloparsecs (1 kiloparsec = 1000 parsecs y 1 parsecs = 3,2616 años luz) de diámetro que rodeada por un halo de cúmulos globulares visibles. Las galaxias son los objetos celestes más grandiosos. Es una isla de materia en el espacio.
M 81 situada en Uma, es una galaxia del tipo Sb semejante a nuestra Galaxia, denominada Vía Láctea.
Las estrellas del disco describen órbitas alrededor del centro de la galaxia. La velocidad de cada estrella en su órbita alrededor del centro depende de su distancia a dicho centro galáctico: las estrellas más alejadas del centro se mueven más lentamente que las estrellas más cercanas al mismo. El Sol se mueve en su órbita a unos 250 km./s, y necesita unos 225 millones de años para describir una órbita alrededor de la Galaxia.
Las partes de una galaxia espiral son:
1) Núcleo o protuberancia.
2) Disco de acreción.
3) Cúmulos globulares.
Del núcleo central de las galaxias espirales salen en dos puntos diametralmente opuestos dos o más brazos espirales que se despliegan girando alrededor del núcleo en forma de espirales.
En el halo y en la región central hay sólo estrellas rojas y viejas (15 millones de años), especialmente en los cúmulos globulares, conocidas como Población II. Las estrellas jóvenes, de Población I, son estrellas típicamente calientes de la secuencia principal y se encuentran en los brazos espirales de las galaxias, donde se desencadena una continua formación estelar, las estrellas de los brazos espirales se están moviendo y desvaneciéndose constantemente a medida que envejecen, pero la estructura espiral no se gasta porque constantemente están naciendo estrellas azules a lo largo de los bordes interiores de los brazos. Las estrellas de Población I se encuentran en los cúmulos abiertos y en los objetos difusos como las nebulosas.
La mayoría de las galaxias son demasiado pálidas y están demasiado alejadas como para ser percibidas a simple vista o con prismáticos, excepto la galaxia Andrómeda M 31 que es visible a simple vista como una mancha borrosa, pero es fascinante estudiar sus formas con un telescopio.
Las galaxias tienden a darse en grupos, llamados cúmulos de galaxias unidos por la gravedad. Nuestra Galaxia es un miembro de un cúmulo llamado el Grupo Local, que sólo tiene alrededor de 40 miembros, entre ellas la galaxia Andrómeda, Las Nubes de Magallanes y varias galaxias enanas.
El cúmulo de galaxias más grande y próximo a nosotros es el cúmulo de Virgo, con 2.500 galaxias. Los cúmulos de galaxias se agrupan en supercúmulos, y el Grupo Local es parte del mismo supercúmulo de Virgo