Nebulosa del Cangrejo
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| Datos de observación | |
|---|---|
| Tipo: | Remanente de supernova |
| Ascensión recta: | 5h 34,5m |
| Declinación: | +22° 1,0′ |
| Distancia: | 6.300 al |
| Magnitud aparente (V): | +8,4 |
| Tamaño aparente (V): | 6,0 × 4,0 minutos de arco |
| Constelación: | Tauro |
| Características físicas | |
| Radio: | 3 al |
| Magnitud absoluta (V): | - |
| Otras características: | Tiene un púlsar |
| Otras designaciones: | M1, NGC 1952 |
La Nebulosa del Cangrejo (también conocida como M 1, NGC 1952 y Taurus A) es una remanente de supernova en la constelación de Tauro. La nebulosa fue observada por vez primera en 1731 por John Bevis. Es el remanente de una supernova que fue observada y documentada, como una estrella visible a la luz del día, por astrónomos chinos y árabes el 4 de julio del año 1054. La explosión se mantuvo visible durante 22 meses. Situada a una distancia de aproximadamente 6.300 años luz (1.93 kpc) desde la Tierra, tiene un diámetro de 6 al (1.84 pc) y se expande a una velocidad de 1.500 km/s.
El centro de la nebulosa contiene un púlsar, denominado PSR0531+121, que gira a 30 rpm, emitiendo pulsos de radiación que van desde los rayos gamma a ondas de radio. Su descubrimiento produjo la primera evidencia que concluye que las explosiones de supernova producen pulsares.
La nebulosa actúa como una fuente de radiación para estudiar cuerpos celestes que la ocultan. En las décadas de 1950 y 1960, la corona del Sol fue mapeada usando las ondas de radio producidas por la Nebulosa del Cangrejo que pasaban a través del Sol, y más recientemente, el espesor de la atmósfera de Titán, satélite de Saturno, fue medido conforme bloqueaba los rayos X producidos por la nebulosa.
Tabla de contenidos |
[editar] Orígenes
Si bien fue observada por vez primera en 1731 por John Bevis, la nebulosa fue redescubierta independientemente en 1758 por Charles Messier mientras observaba el paso de un brillante cometa. Messier la catalogó como la primera entrada de su catálogo de objetos celestes similares a un cometa. El Conde de Rosse, observó la nebulosa en el Castillo de Birr en la década de 1840, refiriéndose al objeto como la Nebulosa del Cangrejo, dado que un dibujo que realizó de ésta se asemejaba a un cangrejo.[1]
Al inicio del siglo XX, el análisis de las primeras fotografías de la nebulosa tomadas durante el transcurso de muchos años revelaron que la nebulosa se expandía. Determinando el origen de la expansión se dedujo que la nebulosa se debía haber formado unos 900 años antes desde que se observara en la Tierra (dándole una edad de 7.200 años). Existen documentos históricos que revelan que una nueva estrella suficientemente brillante como para verse a la luz del día apareció en la misma parte del cielo en 1054 descrito por astrónomos chinos y árabes.[2] Es posible que la nueva "estrella" brillante fuera observada por los anasazi y registrada en petroglifos.[3] Dada su gran distancia, la estrella observada por chinos y árabes sólo pudo haber sido una supernova, una enorme estrella en plena explosión, una vez que ha agotado su fuente de energía por medio de fusión nuclear, colapsándose sobre sí misma.
Análisis recientes de documentos históricos han encontrado que la supernova que creó la Nebulosa del Cangrejo probablemente ocurrió en abril o principios de mayo, alcanzando su máximo brillo con una magnitud aparente entre −7 y −4,5 (más brillante que cualquier otro objeto celeste en la noche exceptuando la Luna) en julio. La supernova fue visible a simple vista durante dos años después de su primera observación.[4] Gracias a las observaciones escritas de los astrónomos del Extremo Oriente y Oriente Medio en 1054, la Nebulosa del Cangrejo se convirtió en el primer objeto astronómico recocido como conexión a una explosión de supernova.[2]
[editar] Condiciones físicas
En luz visible, la Nebulosa del Cangrejo consiste de una amplia masa de filamentos de forma ovalada, de aproximadamente 6 arcominutos de longitud y 4 arcominutos de ancho, rodeando una región central de azul difuso (en comparación, la Luna llena cubre 30 arcominutos). Los filamentos son los restos de la atmósfera de la estrella progenitora, y consisten principalmente de helio ionizado e hidrógeno, junto con carbón, oxígeno, nitrógeno, hierro, neón y azufre. La temperatura de los filamentos oscila típicamente entre los 11.000 y los 18.000 K, y sus densidades rondan las 1.300 particulas por cm³.[5]
En 1953, Iosif Shklovsky propuso que la región de azul difuso está predominantemente producida por radiación sincrotón, que es la radiación electromagnética generada por los electrones viajando en trayectorias curvilíneas a velocidades que alcanzan la mitad de la velocidad de la luz.[6] Tres años más tarde la teoría fue confirmada por medio de observaciones. En la década de 1960 se descubrió que la causa de las trayectorias curvilíneas de los electrones era el fuerte campo magnético producido por una estrella de neutrones ubicada en el centro de la nebulosa.[7]
La Nebulosa del Cangrejo se expande a una velocidad de 1.500 km/s.[8] Las imágenes tomadas con varios años de diferencia muestran la lenta expansión de la nebulosa, y comparando esta expansión angular con su velocidad de expansión determinada por espectroscopía (corrimiento al rojo) se pudo estimar la distancia a la que se encuentra la nebulosa. Observaciones recientes dan una distancia de 6.300 al, con una longitud de 11 al para la nebulosa.[9]
Rastreando el origen de su expansión consistentemente se determinó una fecha de creación de la nebulosa que corresponde a varias décadas después del año 1054, lo que implica que su velocidad de expansión se ha acelerado desde que ocurrió la explosión de la supernova.[10] Esta aceleración se cree que es causada por la energía del púlsar que alimenta al campo magnético de la nebulosa, el cual se expande y empuja a los filamentos de la nebulosa fuera de ésta.[11]
Los cálculos de la masa total de la nebulosa son importantes para estimar la masa de la estrella progenitora de la supernova. Se estima que la cantidad de materia contenida en los filamentos de la Nebulosa del Cangrejo varía entre 1–5 masas solares[12]; aunque otros cálculos basados en la investigación del Pulsar del Cangrejo dan números diferentes.
[editar] Estrella central
En el centro de la Nebulosa del Cangrejo existen dos estrellas de brillo débil, una de las cuales es la estrella responsable de la existencia de la nebulosa. Ésta se identificó en 1942, cuando Rudolf Minkowski descubrió que su espectro óptico era extremadamente inusual.[13] En 1949, se descubrió que la región alrededor de la estrella era una gran fuente de ondas de radio[14] y en 1963 se descubrió que también lo era de rayos X,[15] y fue identificada como uno de los objetos más brillantes en rayos gamma en el cielo en 1967.[16] Luego, en 1968, se descubrió que la estrella emitía su radiación en pulsos rápidos, siendo uno de los primeros pulsares descubiertos, y el primero en estar asociado a un remanente de supernova.
Los pulsares son fuentes de potentes radiaciones electromagnéticas emitidas en breves y constantes pulsos muchas veces por segundo. Fueron un gran misterio cuando se descubrieron en 1967, y el equipo que identificó el primero consideró la posibilidad de que podía ser una señal de una civilización avanzada.[17] No obstante, el descubrimiento de una fuente de radio pulsante en el centro de la Nebulosa del Cangrejo fue una fuerte evidencia de que los pulsares se formaban a partir de explosiones de supernovas. Hoy en día se sabe que son estrellas de neutrones de rápida rotación cuyo potente campo magnético concentra sus emisiones de radiación en rayos estrechos.
Se estima que el pulsar del Cangrejo tiene un diámetro de 28-30km[18]; emite pulsos de radiación cada 33 milisegundos.[19] Los pulsos son emitidos en longitudes de onda dentro del espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta rayos X. Como todos los pulsares aislados, su período se desacelera gradualmente. Ocasionalmente, su periodo rotacional muestra cambios drásticos, llamados 'interferencias', que se creen que son causados por repentinos alineamientos dentro de la estrella de neutrones. La energía liberada a medida que el pulsar se desacelera es enorme, y provoca la emisión de radiación sincrotrón de la Nebulosa del Cangrejo, la cual tiene una luminosidad total 75.000 veces mayor que la del Sol.[20]
La extrema energía emitida por el pulsar crea una inusual región dinámica en el centro de la Nebulosa del Cangrejo. Si bien la mayoría de los objetos astronómicos evolucionan tan lentamente que los cambios son visibles únicamente en escalas de tiempo de varios años, las partes internas de la Nebulosa del Cangrejo muestran cambios en escalas de tiempo de apenas unos pocos días.[21] La parte más dinámica en el interior de la nebulosa es el punto donde el viento ecuatorial del pulsar choca contra el material circundante de la nebulosa, formando una onda de choque. La forma y posición de esta parte cambia rápidamente provocando que el viento ecuatorial tome una forma de espiral que se acentúa, brilla y luego se atenua a medida que se aleja del pulsar, bien fuera del cuerpo principal de la nebulosa.
[editar] Estrella progenitora
Una estrella que explota como una supernova es llamada estrella progenitora de la supernova. Existen dos tipos de estrellas que explotan como supernovas: las enanas blancas y las estrellas masivas. En las supernovas llamadas de Tipo Ia, los gases que caen hacia una enana blanca incrementan su masa hasta que se acerca a un nivel crítico, llamado límite de Chandrasekhar, provocando una explosión; en las supernovas Tipo Ib/c y Tipo II, la estrella progenitora es una estrella masiva que agota su combustible para generar sus reacciones de fusión nuclear y se destruye sobre sí misma, alcanzando impresionantes temperaturas que la hacen explotar. La presencia de un pulsar en la Nebulosa del Cangrejo significa que ésta debió formarse de la explosión del núcleo de una supernova; Las supernovas de tipo Ia no producen pulsares.
Modelos teóricos de explosiones de supernovas sugieren que la estrella que explotó para producir la Nebulosa del Cangrejo debió haber tenido una masa de entre 8 y 12 masas solares. Las estrellas con una masa menor a 8 masas solares son consideradas muy pequeñas para producir explosiones de supernova, y finalizan su vida produciendo una nebulosa planetaria, mientras aquellas mayores de 12 masas solares producen una nebulosa con una composición química distinta a la observada en la Nebulosa del Cangrejo.[22]
Un problema importante en el estudio de la Nebulosa del Cangrejo radica en que la masa combinada de la nebulosa y del pulsar suman considerablemente menos que la masa estimada de la estrella progenitora, siendo una incógnita por resolver el destino de masa que falta.[23] Para estimar la masa de la nebulosa se mide la cantidad total de luz emitida, dada la temperatura y la densidad de la nebulosa. Los cálculos oscilan entre 1–5 masas solares, siendo aceptado generalmente un valor de 2–3 masas solares.[22] Se estima que la masa de la estrella de neutrones es de entre 1,4–2 masas solares.
La teoría predominante que trata de explicar la masa faltante de la nebulosa considera que una proporción considerable de la masa de la estrella progenitora fue llevada por un rápido viento estelar antes de la explosión de supernova. Sin embargo, esto hubiera creado un cascarón alrededor de la nebulosa. Aunque se han llevado a cabo intentos para observar un cascarón usando diferentes longitudes de onda, ninguno ha logrado encontrarlo.[24]
[editar] Tránsito por los cuerpos del Sistema Solar
La Nebulosa del Cangrejo se encuentra aproximadamente a 1,5° de la eclíptica—el plano que contiene la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Esto significa que la Luna — y ocasionalmente, planetas — pueden transitar o ocultar la nebulosa. Aunque el Sol no transita la nebulosa, su corona pasa enfrente de ésta. Estos tránsitos y ocultaciones pueden usarse para analizar tanto la nebulosa como el objeto que pasa enfrente de ella, observando cómo la radiación de la nebulosa es alterada por el cuerpo en tránsito.
Los tránsitos lunares se han usado para trazar un mapa de las emisiones de rayos X de la nebulosa. Antes del lanzamiento de satélites de observación de rayos X, como el Observatorio de rayos X Chandra, las observaciones de rayos X generalmente tenían muy poca resolución óptica, pero cuando la Luna pasa enfrente de la nebulosa, su posición es conocida con mucha precisión, y también las variaciones en el brillo de la nebulosa pueden usarse para crear mapas de emisiones de rayos X.[25] Cuando los rayos X fueron observados por primera vez desde la nebulosa, una ocultación lunar fue usada para determinar la posición exacta de su origen.[15]
La corona solar pasa enfrente de la Nebulosa del Cangrejo cada junio. Las variaciones en las ondas de radio recibidas desde la Nebulosa del Cangrejo en ese momento pueden usarse para deducir detalles sobre la densidad y estructura de la corona. Las primeras observaciones establecieron que la corona se extendía a distancias más grandes de lo que se había pensado anteriormente; las observaciones posteriores descubrieron que la corona contenía variaciones considerables de densidad.[26]
Muy raramente, Saturno transita la Nebulosa del Cangrejo. Su tránsito de 2003 fue el primero desde 1296; no ocurrirá otro hasta 2267. Los observadores usaron el Observatorio de rayos X Chandra para observar la luna de Saturno Titán cruzando la nebulosa, y descubrieron que la 'sombra' de rayos X de Titán era mayor que su superficie sólida, debido a la absorción de rayos X en su atmósfera. Estas observaciones mostraron que el grosor de la atmósfera de Titán es 880 km.[27] El tránsito de Saturno propiamente no pudo observarse, porque el Chandra estaba pasando a través de los cinturones de Van Allen en ese momento.
[editar] Referencias
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- ↑ a b Mayall N.U. (1939), The Crab Nebula, a Probable Supernova, Astronomical Society of the Pacific Leaflets, v. 3, p.145
- ↑ SEDS, 1054 Supernova Petrograph.
- ↑ Collins G.W., Claspy W.P., Martin J.C. (1999), Reinterpretation of Historical References to the Supernova of A.D. 1054, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, v. 111, p. 871
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- ↑ Shklovskii, Iosif (1953). On the Nature of the Crab Nebula’s Optical Emission. Doklady Akademii Nauk SSSR 90: 983.
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[editar] Enlaces externos
- Nebulosa del Cangrejo - SEDS Messier (en inglés)
- Astronomy Picture of the Day (en inglés)
- Vídeos Proyecto Celestia Puedes contemplar un vídeo del paso (simulado) a través de la nebulosa del Cangrejo (vídeo nº 19) y otro sobre el Pulsar del Cangrejo (vídeo nº 21).
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