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NGC 346 en la Pequeña Nube de Magallanes nos enseña algo nuevo sobre la formación de planetas.

Actualizado: 7 ene


Una imagen de NGC 346 capturada por la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del telescopio espacial James Webb de la NASA. Este dinámico cúmulo de estrellas dentro de una nebulosa se encuentra a 200.000 años luz de distancia. El telescopio Webb revela una gran cantidad de componentes básicos de estrellas y planetas, como polvo y nubes llenas de hidrógeno, que superan las expectativas anteriores. La imagen muestra columnas y arcos de gas que contienen dos tipos de hidrógeno: rosa para hidrógeno energizado, que alcanza temperaturas de alrededor de 10.000 °C (aproximadamente 18.000 °F), y naranja para hidrógeno molecular denso, a temperaturas mucho más frías de alrededor de -200 °C. (aproximadamente -300 °F) o menos, junto con el polvo asociado. El gas frío proporciona un ambiente ideal para la formación de estrellas, impactando el entorno circundante como se ve en las diversas crestas y pilares, moldeados por la luz de las estrellas jóvenes que descomponen las densas nubes.

Creditos: NASA, ESA, CSA, Olivia C. Jones (UK ATC), Guido De Marchi (ESTEC), Margaret Meixner (USRA)


Las estrellas suelen formarse en grupos y en números que dependen de la masa y densidad de la nube en donde se formaron. Independientemente del número, la combinación del intenso brillo de las nuevas estrellas y el gas brillante que las rodea, contrasta con el denso gas molecular y el polvo oscuro de estas regiones en formación, dando lugar a formas espectaculares con patrones complejos que nos revelan importantes detalles sobre la nube que les dio la vida.


Las regiones de formación estelar más espectaculares se encuentran en nuestra Galaxia; sin embargo, con telescopios potentes como Hubble y James Webb, también podemos observar con gran detalle regiones de formación de estrellas en nuestras galaxias satélite conocidas como la Gran Nube de Magallanes (LMC por sus siglas en inglés) y la Pequeña Nube de Magallanes (SMC por sus siglas en inglés). Una de estas regiones es la región de formación estelar en el cúmulo abierto NGC 346, que tiene unos 200 años luz de diámetro y que se encuentra entre muchos otros cúmulos y nebulosas de SMC.


La Pequeña Nube de Magallanes (SMC), la Gran Nube de Magallanes (LMC) y la Galaxia Irregular IC 10 sirven como valiosos laboratorios para estudiar las propiedades físicas, temporales y estadísticas de la población de púlsares de rayos X a través de observaciones multisatélite. Estas galaxias proporcionan información sobre la física fundamental. Las distancias conocidas de estas galaxias contribuyen a una comprensión integral de sus características y facilitan la categorización.

Creditos: David Malin, Anglo-Australian Obs./Royal Obs. Edinburgh]


Debido a su proximidad, ambas galaxias son consideradas satélites de nuestra Galaxia. SMC está a unos 200.000 años luz de distancia, mientras que LMC está a unos 150.000 años luz. Ambas galaxias se encuentran al otro lado del disco de la Vía Láctea, lo que las hace visibles en el cielo austral en la parte superior de la constelación de Hydra o “la serpiente de agua”. Mientras que LMC se considera una galaxia espiral enana con barra, SMC es una galaxia enana irregular. Lo más probable es que la irregularidad se deba a la interacción entre estas dos galaxias enanas y a su interacción con la Vía Láctea.


Tucana, una constelación del sur, presenta estrellas débiles con la excepción de la brillante Alfa (-1,09) en el noroeste. El gran triángulo de Hydra se extiende hacia el sureste. Las letras apuntan a Nu (excluyendo Theta, Mu, Xi, Omicron), seguido de Pi y Rho. En particular, NGC 362 y 104, ubicadas en el sureste, son objetos del espacio profundo. En general, Tucana representa un tenue tucán en la disposición celeste.

creditos: IAU and Sky & Telescope magazine (Roger Sinnott & Rick Fienberg


Con las observaciones tomadas en el 2005 por el Telescopio Espacial Hubble (HST por sus siglas en inglés), aprendimos que el cúmulo abierto NGC 346 no es uno, sino probablemente más de tres sub-cúmulos, cada uno con muchos cúmulos más pequeños y compactos que cubren toda la región. Estos sub-cúmulos contienen docenas de estrellas calientes, azules y de gran masa, que en conjunto contienen más de la mitad de las estrellas de gran masa conocidas en la galaxia SMC [1]. Podemos ver estrellas brillantes y una nebulosidad rosa en las observaciones del HST. Esta nebulosidad es el gas atómico que produjo la intensa radiación de las nuevas estrellas al dividir o disociar el gas molecular en átomos los cuales se ionizan y vuelven a emitir en una combinación de gas calentado y radiación ionizada que el HST captura como una nebulosa rosa. La luz que disocia las moléculas continúa más allá de lo que parece ser un gran arco de gas y polvo denso[2].


Una cautivadora vista del Telescopio Espacial Hubble que captura una de las regiones de formación estelar más dinámicas del espacio, ubicada a 210.000 años luz de distancia en la Pequeña Nube de Magallanes (SMC). El foco central es el brillante cúmulo estelar NGC 346, rodeado por intrincados filamentos arqueados con una cresta distintiva. Los flujos de energía y la radiación de las estrellas jóvenes y calientes esculpen el polvo y el gas circundantes, creando una escultura de fantasía con bordes oscuros y rebordeados. El cúmulo NGC 346, dividido en tres subcúmulos, alberga docenas de estrellas azules calientes de gran masa, que constituyen más de la mitad de las estrellas de gran masa conocidas en toda la galaxia SMC. La imagen, tomada con la Cámara Avanzada para Sondeos del Hubble en julio de 2004, combina la luz de las estrellas de longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas (azul y verde) y la luz de la nebulosidad que pasa a través de un filtro alfa de hidrógeno de banda estrecha (rojo).

creditos: NASA, ESA, and A. Nota (STScI/ESA)



Imagen del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA que muestra NGC 346, una región de formación estelar que se extiende a unos 200 años luz dentro de la Pequeña Nube de Magallanes (SMC), una galaxia satélite de la Vía Láctea ubicada a 210.000 años luz de distancia. La imagen revela, por primera vez, una población de estrellas jóvenes incrustadas en la nebulosa. Estas estrellas están en proceso de formación a partir del colapso de nubes de gas y aún no han iniciado la fusión nuclear. El más pequeño de ellos tiene sólo la mitad de la masa de nuestro Sol. El SMC, al carecer de un gran porcentaje de elementos más pesados, sirve como un bloque de construcción primitivo y ofrece información valiosa sobre la formación de estrellas en el Universo temprano. El Telescopio Espacial Hubble, un proyecto colaborativo entre la ESA y la NASA, captó esta vista celeste

creditos: NASA, ESA, and A. Nota (STScI/ESA)


Observaciones recientes de esta región tomadas con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) revelan la estructura detallada del polvo y del gas molecular frío que sobrevive en los bordes de todos estos cúmulos. El gas de tono rosado en la imagen del JWST resalta el gas molecular cálido, con temperaturas de alrededor de 10,000 C. Este gas cubre una área muy extensa pero que en las observaciones del Hubble no se puede ver o aparece como regiones marrones u oscuras entre o alrededor de las estrellas. Para hacer más evidente el contraste entre la luz proveniente de estos dos observatorios, también mostramos las observaciones del HST con un tono azul, probablemente más adecuado a la luz azulada que detecta este poderoso observatorio.En la imagen del JWST, el polvo aparece como nubes brillantes, casi blancas, que contrastan con las regiones oscuras u oscurecidas de la imagen del HST. Estas regiones polvorientas también tienen gas molecular frío, con temperaturas de aproximadamente -200 C o menos. Si observamos detenidamente esta imagen, podemos ver que el polvo y el gas frío parecen estar agrupados en nebulosidades semicirculares alrededor de muchos de los cúmulos más pequeños y que están esparcidos en esta región. La observación del JWST revela una llamativa emisión roja en la parte superior izquierda de la imagen, la cual es invisible en la luz que HST capturo.


Una imagen de NGC 346 capturada por la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del telescopio espacial James Webb de la NASA. Este dinámico cúmulo de estrellas dentro de una nebulosa se encuentra a 200.000 años luz de distancia. El telescopio Webb revela una gran cantidad de componentes básicos de estrellas y planetas, como polvo y nubes llenas de hidrógeno, que superan las expectativas anteriores. La imagen muestra columnas y arcos de gas que contienen dos tipos de hidrógeno: rosa para hidrógeno energizado, que alcanza temperaturas de alrededor de 10.000 °C (aproximadamente 18.000 °F), y naranja para hidrógeno molecular denso, a temperaturas mucho más frías de alrededor de -200 °C. (aproximadamente -300 °F) o menos, junto con el polvo asociado. El gas frío proporciona un ambiente ideal para la formación de estrellas, impactando el entorno circundante como se ve en las diversas crestas y pilares, moldeados por la luz de las estrellas jóvenes que descomponen las densas nubes.

Creditos: NASA, ESA, CSA, Olivia C. Jones (UK ATC), Guido De Marchi (ESTEC), Margaret Meixner (USRA


Al observar este cúmulo en el infrarrojo medio con el instrumento MIRI de JWST, podemos ver el polvo de silicatos y las moléculas conocidas como hidrocarburos policíclicos aromáticos o PAHs. Estos se resaltan con los filamentos torcidos azules, mientras que el polvo cálido calentado por las estrellas más brillantes y masivas en el corazón de la región se muestra con la emisión roja difusa[5].


Una nueva imagen infrarroja de NGC 346 capturada por el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA. La imagen, que muestra emisiones de polvo y gases fríos, utiliza diferentes colores para representar características específicas. El azul indica silicatos e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), mientras que la emisión roja, más difusa, emana del polvo cálido calentado por las estrellas más brillantes y masivas del núcleo de la región. Parches y filamentos brillantes resaltan áreas ricas en protoestrellas. La imagen comprende luz de 7,7 micrones en azul, 10 micrones en cian, 11,3 micrones en verde, 15 micrones en amarillo y 21 micrones en rojo (filtros de 770W, 1000W, 1130W, 1500W y 2100W, respectivamente). Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, N. Habel (JPL). Procesamiento de imágenes: P. Kavanagh (Universidad de Maynooth)

Creditos: NASA, ESA, CSA, STScI, N. Habel (JPL). Image Processing: P. Kavanagh (Maynooth University).]


Si me preguntaran que forma tiene NGC 346, yo diría que es una bailarina de pasodoble lanzando al vuelo una falda de volantes. En la imagen combinada de estos dos grandes observatorios vemos como HST muestra lo que sería la falda amplia y la parte superior del cuerpo de la bailarina. JWST deja al descubierto los volantes y pliegues internos de la falda y el torso de la bailarina. La emisión roja en la parte superior, hecha de PAHs, evoca una “peineta” y una “mantilla” roja que se ocultan a la luz del HST.


Photoshop combinado por R. Diaz


Los astrónomos se interesaron en observar esta nebulosa con JWST para comprender más sobre el proceso de formación de estrellas en SMC. Debido a que SMC tiene menos metales que la Vía Láctea, la formación estelar imitaría la de nuestro Universo cuando era algo más joven, en un momento más o menos intermedio entre la formación de las primeras estrellas y la actualidad. Estudios anteriores se centraron en las estrellas más pesadas, entre 5 y 8 veces la masa del Sol, pero con JWST el equipo puede observar las estrellas menos masivas; tan pequeñas como una décima parte de nuestro Sol. El objetivo es ver si el menor contenido de metales en el SMC afectó el proceso de formación que vemos en regiones con más metales, como en nuestra Galaxia. Sorprendentemente, los científicos pudieron identificar alrededor de 1,001 fuentes puntuales de luz y en donde la mayoría son estrellas jóvenes, todavía incrustadas en sus capullos de polvo. Con esto los astrónomos concluyen que los planetas podrían haberse formado cuando el Universo era más jóven de lo que se pensaba anteriormente, y que la presencia de metales no es un requisito previo para la formación de planetas[4].


Referencias:

[1] https://hubblesite.org/contents/media/images/2005/35/1818-Image.html

[2]https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Star-forming_region_in_nebula_NGC_346

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Small_Magellanic_Cloud#/media/File:Tucana_IAU.svg

[4] https://webbtelescope.org/contents/media/images/

2023/101/01GNYHXG26ZPW9DW7KTXQH116G

[5] https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2023/news-2023-101

SMC image from COSMOS: https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/s/Small+Magellanic+Cloud


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