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Nuevas observaciones con instrumentos de Calar Alto ayudan a desvelar el contenido y la historia de W40, una región “escondida” de nuestro vecindario galáctico donde se están formando estrellas masivas desde hace pocos millones de años.
A tan solo 1.600 años luz de distancia, aunque oculta por nubes oscuras de polvo en la Vía Láctea en la constelación de Aquila (el Águila), se encuentra la nebulosa W40. A pesar de ser poco conocida, W40 es un espléndido ejemplar de región HII bipolar, un tipo de nebulosa que se forma cuando las estrellas masivas recién nacidas comienzan a calentar e ionizar las nubes a partir de las cuales se formaron. Las altas presiones que se generan alrededor de esas estrellas producen una expansión del gas que finalmente escapa de la nube natal, produciendo espectaculares burbujas en expansión, como lo muestra la imagen de W40 obtenida por el Observatorio Espacial Spitzer en longitudes de onda infrarrojas, entre 3,6 y 24 micras.
Una mirada cercana a W40 sugiere un escenario algo complejo. Para empezar, W40 no tiene una sola estrella en su centro, sino un cúmulo plenamente desarrollado, que incluye algunas estrellas masivas y muchas más estrellas de baja masa. Observaciones tomadas desde Calar Alto con el espectrógrafo CAFOS han demostrado que, sorprendentemente, las estrellas masivas ya estaban presentes en la región antes de que existieran el cúmulo y la nebulosa.
Ni las estrellas del cúmulo ni la población extensa de estrellas masivas fuera de sus límites se habían explorado en detalle hasta ahora. Esto se debe en parte al fuerte oscurecimiento que el polvo interestelar existente entre nosotros y esa región causa sobre W40 y sus alrededores, haciendo que la mayoría de sus componentes solamente puedan observarse en el infrarrojo.
El estudio que se describe aquí comenzó con observaciones de W40 realizadas con el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA), consistente en un telescopio de 2,7 m de diámetro con instrumentación infrarroja avanzada instalado en un avión Boeing 747 modificado. Las observaciones se obtuvieron en el marco del proyecto de legado FEEDBACK, que explora la interacción entre las estrellas masivas y su entorno.
Las observaciones de SOFIA revelan las condiciones físicas y dinámicas del gas interestelar, mientras que las observaciones en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas son necesarias para estudiar las estrellas, cuya radiación y vientos son responsables de esas condiciones. Además, las observaciones astrométricas obtenidas por el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea son esenciales para diferenciar las estrellas que pertenecen a la región de las muchas estrellas situadas a lo largo de la línea de visión por delante y detrás de ella.
Un equipo formado por Fernando Comerón (Observatorio Europeo Austral, Alemania), Anlaug Amanda Djupvik (Telescopio Óptico Nórdico de La Palma y Universidad de Aarhus, Dinamarca) y Nicola Schneider (Universidad de Colonia, Alemania, e investigadora principal del proyecto FEEDBACK) ha combinado la información de esas diversas fuentes para obtener una imagen global y detallada de W40. Las observaciones obtenidas con los telescopios de Calar Alto desempeñan un papel central en el proyecto.
El equipo utilizó datos de Gaia recién publicados para seleccionar estrellas probablemente pertenecientes a la región de W40 y las observaron con CAFOS para determinar sus características intrínsecas como temperatura, luminosidad y edad. “Nos sorprendió descubrir que varias estrellas a las que no se había prestado atención hasta ahora pertenecen claramente a la región y tienen espectros característicos de estrellas calientes y masivas. Estas estrellas, de una generación anterior, probablemente contribuyeron decisivamente a establecer las condiciones que encontró la nebulosa bipolar una vez formado su cúmulo central”, dice Fernando Comerón.
El contenido del cúmulo central apenas se conocía hasta hace muy poco, cuando nuevas observaciones con el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile han obtenido espectroscopia de prácticamente todos sus miembros. Para determinar las propiedades de esas estrellas, la espectroscopia se ha tenido que complementar con nuevas imágenes infrarrojas recientemente obtenidas con la cámara de infrarrojo cercano Omega2000, en el telescopio de 3,5 m de Calar Alto, y que se muestra aquí (la imagen en color es una combinación de 4 filtros con longitudes de onda que van desde 1,2 hasta 2,3 micras). “Las imágenes de Omega2000 brindan una vista profunda y de alta calidad del cúmulo, pero también muestran la complejidad de los restos de la nube a partir de la cual se formaron sus estrellas, iluminados por las mismas estrellas que la están evaporando. Esto produce un patrón de luces y sombras que no solo es hermoso, sino también muy informativo”, reseña Anlaug Amanda Djupvik.
“Comprender la física y la evolución de las nebulosas como W40 da pistas importantes sobre cómo se forman las estrellas y cómo interactúan con el medio interestelar”, señala Nicola Schneider. “Esto requiere que las observaciones se realicen en diferentes partes del espectro electromagnético y con una variedad de técnicas de observación, subrayando la importancia de cada una de las instalaciones que contribuyen a estas investigaciones”.
“Es destacable que nuestro estudio se beneficie de las sinergias que se pueden obtener con observatorios que operan en entornos muy diferentes: Spitzer está en órbita alrededor del Sol; Gaia está ubicado en una posición especial a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, en la dirección opuesta al Sol; SOFIA observa a gran altura desde la estratosfera de nuestro planeta; y Calar Alto y el VLT están situados en lugares privilegiados en dos continentes. ¡Una combinación difícil de superar!”, concluye Comerón.
REFERENCIA
F. Comerón, A.A. Djupvik, & N. Schneider (2022), , Astronomy & Astrophysics, , en presa (preprint available here)
CONTACTO
Observatorio Europeo Austral (ESO Garching bei München)
Fernando Comerón fcomeron @ eso.org
Telescopio Óptico Nórdico (NOT, isla de La Palma)
Anlaug Amanda Djupvik amanda @ not.iac.e.s
Instituto de física (Universidad de Colonia)
Nicola Schneider nschneid @ ph1.uni-koeln.de
El Observatorio de Calar Alto es una de las infraestructuras que pertenecen al mapa de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS), aprobado por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación el 6 de noviembre de 2018.
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