Hoy estoy un poco denso

Resulta que la periodicidad con la que escribo esta columna es bastante más alta que el ritmo al que avanza la investigación que realizo en el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Ya lo decía un colega que escribe en esta misma columna hace un tiempo, y ahora que me veo en la tesitura de contarles algo nuevo de lo que hago y que se entienda mínimamente, he de confesar que me ha costado bastante

Estaba yo cavilando sobre esta cuestión y pensando “pero qué denso estoy hoy” cuando ¡¡¡eureka!!!, se me encendió la bombillita que tan bien representa el hecho de que ha aflorado una idea en nuestra cabecita. ¿Y si les cuento algo a nuestros lectores sobre la densidad en el medio interestelar?

¿Y para qué demonios se necesita saber cuánto oxígeno hay en una nebulosa?

Ya les di la brasa en mi anterior entrega sobre lo importante que es conocer bien las condiciones del gas a la hora de determinar las abundancias químicas de distintos elementos en el medio interestelar. A riesgo de repetirme como el ajo, les resumo: usando unas líneas de emisión muy débiles en el rango visible del espectro, obtenemos unas abundancias mayores que las que tendríamos usando otras líneas en el mismo rango espectral, mucho más brillantes y fáciles de detectar. La cosa es que las abundancias con las líneas débiles dependen muy poco de la temperatura del gas que se asuma, mientras que con las otras líneas esta dependencia es muy importante.

En nuestro grupo del IAC hemos dedicado mucho tiempo y esfuerzo en intentar resolver este enigma porque no saber qué abundancia es la real ha traído de cabeza al campo desde hace décadas. Creemos haber encontrado la solución invocando la presencia de variaciones de temperatura en el gas que afectan mucho a unas determinaciones (las hechas con líneas fuertes) y casi nada a las otras (con las líneas débiles), y estos resultados, obtenidos gracias a nuestra gran base de datos, fueron aceptados en la prestigiosa revista Nature el año pasado. Se trata del primer artículo sobre determinaciones de abundancias en nebulosas ionizadas publicado en esta revista ¡en más de 50 años!

Pero, coincidencias de la vida, casi al mismo tiempo se publicaba en una revista satélite de Nature, Nature Astronomy, un estudio de abundancias en una única nebulosa, en el que usaban líneas de emisión en el rango infrarrojo del espectro, y llegaban a la conclusión opuesta a la de nuestro trabajo: no hay evidencias de variaciones de temperatura y las abundancias buenas usando datos en el visible son las que dan las líneas brillantes, que son las que siempre se detectan.

Y así la polémica queda servida y parece que volvemos al punto de partida. Pero las cosas no son tan sencillas y es que estas líneas de emisión en el infrarrojo son independientes de la temperatura, ¡pero son extremadamente dependientes de la densidad del gas! Cosas de la bendita física cuántica, porque como ya les comenté en otro artículo, las densidades a las que está el gas en el medio interestelar son extremadamente bajas.

Lo interesante del asunto es que, dado que las determinaciones de abundancias con líneas infrarrojas son extremadamente sensibles a la densidad, si en vez de considerar una densidad determinada, consideras el doble, se puede llegar a abundancias muy diferentes, y tanto favorecer como ir en contra de las distintas abundancias obtenidas con las líneas en el visible.

¿Y cómo es esto posible? ¿Es que los investigadores no tienen cuidado con estas cosas? Pues la respuesta es que generalmente sí, pero es que estamos haciendo suposiciones bastante sencillas (darle una sola temperatura y una sola densidad a un gas que ocupa un volumen que puede incluir entre miles y millones de sistemas solares) y ya sabemos que la realidad no es así. Para muestra, un botón: en la imagen que acompaña el artículo es obvio que hay mayores concentraciones de gas (y polvo) en unas zonas que en otras. Así, se pueden hacer a la idea de que caracterizar el gas de una nebulosa con un solo valor de densidad es siempre una primera aproximación, que es válida para hacer mucha ciencia, pero puede ser demasiado simplista en otros casos (como el que nos ocupa).

Por eso lo ideal es trabajar con varios diagnósticos de densidad, que sean sensibles a bajas, medias y altas densidades. Esto no siempre es posible, porque cuanto más lejos nos vamos, más débiles son las líneas que nos interesan. Una razón más para seguir construyendo telescopios cada vez más potentes, que nos permitan seguir avanzando en el conocimiento.

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.