La Nebulosa Saturno revela su complejidad.

Complejidad imprevista de la nebulosa Saturno.
Imagen de NGC 7009, también conocida como Nebulosa Saturno.
Crédito: Bruce Balick (University of Washington), Jason Alexander
(University of Washington), Arsen Hajian (U.S. Naval Observatory),
Yervant Terzian (Cornell University), Mario Perinotto
(University of Florence, Italy), Patrizio Patriarchi (Arcetri Observatory, Italy),
 NASA/ESA.
El Instituto de Astrofísica de Canarias participa en un estudio que muestra una complejidad imprevista en la distribución del gas y el polvo que conforman una de las nebulosas planetarias más brillantes del cielo.

Una nebulosa planetaria es el cadáver que queda cuando una estrella, como nuestro Sol, muere.  Cuando las nebulosas planetarias se observaron por primera vez con un telescopio, presentaban un aspecto más o menos circular, que recordaba al de los planetas gigantes gaseosos. De ahí su nombre, que se mantiene hasta hoy, aunque se trate de objetos muy diferentes a los planetas. El artículo publicado recientemente en Astronomy & Astrophysics, y destacado como “highlight” por esta revista, es el primer estudio detallado de una nebulosa planetaria galáctica con el espectrógrafo de campo integral MUSE, instalado en el Very Large Telescope (VLT), de ESO. Este trabajo ha revelado una complejidad imprevista en el gas y el polvo expulsados por una estrella gigante roja al final de su vida. La distribución de las temperaturas y densidades en su interior desafían las técnicas actuales para desentrañar la historia de estos violentos procesos y demuestra el potencial del instrumento MUSE para revisar las investigaciones en torno a las nebulosas planetarias.

La apariencia de la nebulosa NGC 7009, conocida como Nebulosa Saturno por su parecido con el planeta anillado, deja entrever su complejidad. Esta nebulosa muestra una serie de estructuras, asociadas a diferentes átomos e iones. “El estudio reveló que estas estructuras representan diferencias reales en las propiedades dentro de la nebulosa, tales como mayor y menor densidad, así como altas y bajas temperaturas”, explica Jeremy Walsh, investigador del Observatorio Europeo Austral (ESO) y primer autor del estudio.  Walsh recuerda que esto implica que “los estudios históricos -y más simples - basados en la apariencia morfológica de las nebulosas planetarias parecen hablar de lazos con las condiciones subyacentes dentro del gas”.

De un solo disparo, MUSE puede obtener 900.000 espectros de minúsculas porciones del cielo, que pueden facilitar datos suficientes para años de análisis. Tras analizar la información enterrada en esta ingente cantidad de espectros, el equipo responsable de la investigación ha registrado mapas de hasta cuatro temperaturas y tres densidades, todas ellas diferentes, demostrando que el gas del interior de esta nebulosa está lejos de ser uniforme.

El Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) es un instrumento de segunda
generación en desarrollo para el Very Large Telescope (VLT) de ESO, que comenzará
a funcionar en 2012. MUSE es un espectrógrafo 3D extremadamente potente e innovador
con un amplio campo de visión. Proporcionando espectros simultáneos de numerosas
regiones adyacentes en el cielo. El instrumento es alimentado por un nuevo sistema
de óptica adaptativa de láser múltiple en el VLT. El desarrollo de MUSE ha sido una
experiencia clave para los instrumentos de la próxima generación, tanto para el VLT
como para el planificador Extremely Large Telescope (ELT). El programa de
instrumentación VLT es el más ambicioso jamás concebido para un solo observatorio.
Crédito: ESO.
“En una nebulosa, la presencia de polvo en su interior se puede deducir del cambio de color entre diferentes líneas de emisión del hidrógeno, cuyo color esperado viene determinado por la teoría atómica”, comenta Ana Monreal Ibero, segunda autora del artículo e investigadora del IAC. Y añade: “Este equipo encontró que la distribución de polvo en la nebulosa no es uniforme, sino que muestra una caída en el borde de la capa más interna. Dicho resultado habla de cambios bruscos en la expulsión de polvo en los últimos estertores de la estrella moribunda o, alternativamente, de la destrucción de polvo a nivel local”.

Por otro lado, el helio es un elemento que se espera que la estrella expulse de forma uniforme. Los autores pusieron a prueba esta expectativa creando mapas de la cantidad de este elemento en la nebulosa y, curiosamente, encontraron variaciones aparentes siguiendo la morfología de concha de la nebulosa. “Esto supone que o bien es necesaria una mejora en la metodología para determinar la cantidad de helio, o bien hay que rechazar la hipótesis de partida de que la cantidad de helio en la nebulosa es uniforme”, señala Monreal Ibero.

Estas conclusiones revelan que el papel de MUSE es importante en el estudio de las nebulosas planetarias y abre la puerta a que, trabajos similares en más nebulosas extraigan conclusiones más generales que mejoren la comprensión de este tipo de objetos a lo largo y ancho del Universo.

J. R. Walsh, A. Monreal-Ibero, M. J. Barlow, T. Ueta, R. Wesson, A. A. Zijlstra, S. Kimeswenger, M. L. Leal-Ferreira and M. Otsuka. An imaging spectroscopic survey of the planetary nebula NGC 7009 with MUSE. A&A, volume 620, December 2018. DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201833445

Enlaces de interés:


• Publicado en el IAC el 18 de diceimbre del 2.018, enlace publicación.