El avance en el conocimiento sobre la física de los objetos estelares está estrechamente relacionado al desarrollo de la instrumentación astronómica. La construcción de telescopios con aperturas cada vez más grandes es vital para observar objetos y estructuras más y más débiles, cuyos detalles permanecen ocultos si se observan con telescopios más pequeños. Pero la verdadera revolución en astronomía, donde el desarrollo es imparable en los últimos años, es la instrumentación acoplada a los telescopios. Hoy solo voy a hablar de instrumentos con los que se estudia la luz en el rango visible del espectro electromagnético. Ya en el siglo XVIII, Sir William Herschel usó prismas para descomponer la luz visible proveniente del Sol o de la estrella Sirio en sus diferentes longitudes de onda (del azul al rojo), observando las primeras líneas de absorción en estos objetos; en el siglo XIX llegaron las placas fotográficas, que permitieron registrar imágenes de buena parte del cielo y, combinadas con espectrógrafos más desarrollados, registrar la firma espectral de multitud de estrellas y nebulosas. A partir de los años setenta del siglo XX , tuvo lugar una gran revolución en astronomía cuando se acoplaron cámaras CCD a los telescopios (mucho antes de incorporarlas a tu teléfono o cámara digital), gracias a las cuales aumentó significativamente la eficiencia y precisión de las mediciones de brillo de objetos astronómicos y la calidad de imágenes y espectros.
Con todo esto, hasta hace unos años o bien teníamos imágenes astronómicas detalladas obtenidas con distintos filtros, o bien obteníamos un espectro con información detallada sobre cómo emitía nuestro objeto astronómico en el rango visible pero, en este caso, perdíamos la información espacial dada por las imágenes.
Pero entonces, a finales del siglo XX llegaron los llamados espectrógrafos de campo integral. Estos espectrógrafos son un prodigio de la instrumentación astronómica, y nos dan información en tres dimensiones. Me explico: estos instrumentos tienen la capacidad de obtener imágenes (dos dimensiones) de objetos astronómicos en donde cada elemento de resolución espacial (simplificando mucho, cada píxel de la imagen) contiene un espectro, que vendría a ser la tercera dimensión. Así, de una sola tacada tenemos todas las imágenes que queramos en los filtros que se nos ocurra pensar. Como hoy en día un video vale más que mil imágenes (o palabras), busquen “Looking at the Saturn Nebula in 3D” en YouTube y encontrarán una maravillosa explicación gráfica de qué información se puede sacar de un espectrógrafo de campo integral de última generación como MUSE, instalado en uno de los telescopios de 8,2 m de diámetro del VLT en el Observatorio Europeo Austral de Chile y que da una resolución espacial espectacular en las imágenes obtenidas para la nebulosa planetaria de Saturno (NGC7009).
Precisamente, gracias a datos obtenidos con el espectrógrafo MUSE, en mi grupo de investigación del IAC estamos intentando desentrañar los misterios de nebulosas planetarias algo peculiares. Hemos podido obtener imágenes simultáneas de líneas de emisión de oxígeno que deben pertenecer al mismo ion y, por lo tanto, deberían presentar una morfología idéntica en las imágenes obtenidas en ambas líneas. Pero resulta que la emisión que proviene de algunas de esas líneas se concentra en zonas más centrales de la nebulosa que la que proviene de otras líneas. Este resultado ya lo conocíamos de un estudio previo en el que usamos imágenes en filtros estrechos usando GRANTECAN. La gran ventaja de los datos de los que disponemos ahora es que podemos realizar mapas de multitud de parámetros físicos, como la temperatura y la densidad del gas y la distribución de abundancias de los distintos iones que componen el gas, y todo de una tacada. Estos datos nos han permitido confirmar la existencia de al menos dos componentes de gas en estas nebulosas planetarias: una componente fría y muy rica en metales (en Astrofísica un metal es cualquier elemento que no sea hidrógeno o helio) y cuya emisión se concentra en las zonas centrales de la nebulosa y otra más caliente y que se extiende mucho más en el espacio. Y eso es algo que los modelos de evolución de nebulosas planetarias no predicen.
Pero estos datos espectaculares no bastan para entender bien este fenómeno, ya que necesitamos tener información de cómo se mueve el gas con un detalle de unas pocas decenas de kilómetros por segundo, cosa que MUSE no nos permite. Para ello tendremos que usar otros espectrógrafos de campo integral con mayor resolución espectral. Uno de esos instrumentos es MEGARA, instalado en el GRANTECAN, con el que se podrían estudiar los movimientos del gas con mucho más detalle que con MUSE. Esperamos que en un futuro cercano podamos entender mejor la física del gas en las nebulosas planetarias con la ayuda de estos increíbles instrumentos.
Biografía
Jorge García Rojas es un astrofísico lagunero. Tras estudiar Ciencias Físicas, especialidad de Astrofísica, en la Universidad de La Laguna, estuvo unos años dando clases en centros de secundaria de Tenerife y Lanzarote, hasta que decidió retomar su primer amor y obtuvo el título de Doctor en Astrofísica por la Universidad de La Laguna. Después pasó unos años en México y regresó a Canarias como astrónomo de soporte de los Observatorios del Teide y del Roque de los Muchachos. Actualmente es investigador Severo Ochoa en la línea de “Estrellas y Medio Interestelar” en el Instituto de Astrofísica de Canarias.
* Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez
