La galaxia de Andrómeda es, en condiciones normales, el objeto más lejano que la vista humana alcanza a percibir sin ayuda óptica. La luz que hoy nos llega procedente de este cuerpo celeste inició su viaje antes de que el primer ser humano alzara la mirada y empezara a preguntarse qué es ese borrón alargado que se divisa en las noches oscuras. En los más de dos millones de años de viaje de esa luz nos ha dado tiempo a aprender que aquella nube luminosa es una galaxia hermana, el universo isla grande más cercano. Presentamos una imagen de la galaxia de Andrómeda obtenida con los telescopios e instrumentos del Observatorio de Calar Alto que ilustra los fenómenos habituales que suceden en una galaxia espiral normal, un cuadro quizá semejante al que contemplaríamos si nos fuera dado observar nuestra propia Galaxia desde fuera…

M31, la galaxia de Andrómeda

El Sol es una estrella normal que convive en esta región del universo con más de cien mil millones de estrellas de todo tipo que, mezcladas con el gas y el polvo interestelares, constituyen la Galaxia, una estructura circular aplanada con cien mil años-luz de diámetro, recorrida por brazos espirales trazados por las estrellas más jóvenes y luminosas. Que la Galaxia es así no resulta evidente a primera vista. Desde la ubicación del Sol en el plano central de esta inmensa rueda el disco galáctico aparece visto de canto, proyectado contra el fondo del firmamento como un reguero nebuloso, la Vía Láctea. El polvo interestelar se acumula en el plano galáctico y contribuye a entorpecer la visión, porque oculta las partes más lejanas de la Galaxia, entre ellas las densas regiones del centro galáctico. ¿Cuál es el aspecto real global de la Galaxia? Quizá podamos hacernos una idea si observamos otros objetos semejantes a ella.

Áreas centrales de la galaxia de Andrómeda, M31

Se conocen miles y miles de millones de galaxias, de tipos muy variados. La galaxias externas más cercanas a la nuestra son sus satélites, las Nubes de Magallanes, dos sistemas estelares pequeños de tipo irregular que solo pueden observarse desde el hemisferio sur de la Tierra. El tercer sistema en orden de distancia es la galaxia de Andrómeda, también conocida como M 31 o NGC 224. Se trata de una espiral normal que presenta muchas analogías con el universo isla que habitamos. A 2.54 millones de años-luz de distancia, es lo bastante grande, cercana y luminosa como para que se llegue a percibir a simple vista bajo cielos razonablemente oscuros. Normalmente es el objeto más lejano accesible a la visión humana. Para hacernos una idea del aspecto de nuestra Galaxia vista desde fuera basta dirigir la mirada a esa mancha difusa entre Andrómeda y Casiopea cualquier noche del otoño boreal, en un cielo libre de contaminación lumínica.

Versión de la imagen anterior con realce de los objetos que presentan líneas de emisión

Para captar más detalles conviene emplear un telescopio. Vemos entonces que, como la Galaxia, también M31 posee dos satélites, si bien en este caso se trata de elípticas enanas. El disco de la espiral aparece bajo un ángulo oblicuo, lo que confiere a la galaxia de Andrómeda un perfil muy alargado. La parte central se muestra más brillante y abultada: se trata de la región ocupada por el bulbo, una aglomeración esferoidal de estrellas más viejas y rojizas que las que dominan los brazos espirales. Imágenes tomadas con telescopios profesionales en las que se acumula luz durante tiempos de integración prolongados revelan que nuestra vecina de Andrómeda se compone, efectivamente, de estrellas individuales mezcladas con gas y polvo. Al observar esta galaxia desde el exterior accedemos a todos los fenómenos que se producen en una espiral normal. La imagen que presentamos, obtenida con los telescopios y cámaras del Observatorio de Calar Alto, es buena muestra de ello.

La imagen

La fotografía abarca un área del cielo equivalente a la mitad de la anchura del disco de la Luna llena (unos quince minutos de arco) e incluye tan solo las regiones centrales de la galaxia de Andrómeda: el bulbo central en el que destaca el núcleo, denso y brillante. Se aprecia también el arranque de la estructura espiral del disco, en la forma de senderos oscuros de material pulverulento. Cuando se observa la imagen en detalle se percibe una estructura granulada que no corresponde, como podría parecer de entrada, a ruido o «grano» en la fotografía. Al contrario: la imagen es tan detallada y profunda que percibimos de manera individual las estrellas más brillantes que componen la galaxia de Andrómeda. Se pueden contar estrellas separadas desde los bordes de la imagen hasta casi la región central, donde la densidad estelar se torna tan elevada que la textura deja de ser granular y se convierte en un continuo de luz suave. Por detrás de un cierto número de estrellas brillantes situadas en primer plano, pertenecientes a nuestra Galaxia, la diversidad de la espiral de Andrómeda se despliega ante la vista como si se tratara de una alfombra persa: filigranas de polvo enmarcan regiones de formación estelar puntuales de color rosado, y las estrellas gigantes aparecen con sus colores reales azulados, blancos o anaranjados.

Algunos de los objetos más destacados presentan una tonalidad verdeazulada característica. Representan las más brillantes de las nebulosas planetarias de la galaxia vecina, los productos nebulares de la muerte de las estrellas semejantes al Sol. Al final de su existencia, las estrellas ligeras expulsan las capas exteriores y quedan reducidas a enanas blancas. La nebulosidad que resulta brilla con el tono verdeazulado característico del oxígeno fabricado durante millones de años en los interiores estelares.

Ampliación de la zona del núcleo de la galaxia de Andrómeda

Además, alrededor de la parte más densa del bulbo de M31 lucen tres puntos que ya no veríamos si observáramos hoy esta misma zona del cielo. Se trata de tres explosiones estelares, tres novas, que aparecieron casi a la vez en agosto de 2009, cuando se obtuvo la mayor parte de los datos con los que se ha compuesto esta imagen. Su tono rosado de debe a la fuerte emisión en la región azul del espectro visible y en la línea del hidrógeno alfa, de color rojo. La visión de la galaxia de Andrómeda desde el exterior permite detectar y estudiar casi todas las novas que estallan en ella, al contrario de lo que sucede con las novas que se producen en nuestra propia Galaxia, la mayoría de las cuales queda oculta por la extinción debida a las nebulosas galácticas.

Hurgar en la galaxia de Andrómeda con este grado de detalle se parece, en cierto modo, a escudriñar nuestra propia Galaxia colocada en el portaobjetos de un microscopio colosal. El núcleo, el polvo interestelar, todo el abanico de tipos estelares representado en millares de estrellas, el nacimiento y la muerte de los astros, explosiones cataclísmicas… Esta fotografía congela un instante del pasado, el estado de la galaxia espiral más cercana a la nuestra, hace varios millones de años. Quizá alrededor de alguna de esas estrellas haya ahora un telescopio apuntando hacia nuestra Galaxia y capturando en una instantánea lo que sucedió aquí mucho antes de que naciera la primera mujer.

Para que todo este abanico de detalles aparezca en la fotografía se requiere una planificación cuidadosa de las observaciones, acumular luz durante un tiempo prolongado bajo un cielo de la mayor calidad y aplicar luego a los datos un tratamiento que respete todo el contenido informativo presente. El desafío de esta fotografía está, por un lado, en captar y plasmar al mismo tiempo todo el rango dinámico de brillos que va desde las estrellas más intensas y el núcleo de la galaxia hasta las regiones oscurecidas por el polvo, y hacerlo conservando al mismo tiempo la información cromática que revela la naturaleza de cada objeto. Por otro lado, el hecho de que el instrumental y las condiciones atmosféricas permitan resolver los astros más brillantes de la galaxia hace que aumentar la resolución de la fotografía mediante procesos informáticos sea un paso crucial en el procesado de la imagen.

La planificación de las observaciones, así como el tratamiento posterior de los datos, fue responsabilidad de la Escuela Documentalista de Astrofotografía (DSA). La imagen incluye datos obtenidos durante 45 minutos de integración con el telescopio reflector Zeiss de 1.23 m de abertura, en tiempo cedido por la Fundación Andaluza para la Divulgación de la Innovación y el Conocimento (Fundación Descubre). Se añadieron además 45 minutos procedentes del reflector Zeiss de 3.5 m de diámetro equipado con la cámara LAICA, aplicado a este trabajo durante un intervalo en que las condiciones atmosféricas no permitían la toma de datos científicos. Las observaciones con el reflector de 1.23 m se realizaron con filtros R, G y B, mientras que con el reflector de 3.5 m se observó con cuatro filtros del proyecto ALHAMBRA centrados en 458, 489, 551 y 644 nm.

Detección de objetos con líneas de emisión

Algunos de los objetos con líneas de emisión: nebulosas planetarias y explosiones de novas

Para resaltar los objetos que tienen líneas de emisión en su espectro se utilizó una técnica desarrollada por el astrónomo Fernando Ballesteros (OAUV), mediante la cual se puede calcular la emisión teórica en una determinada longitud de onda (es decir, en un color específico) a partir de la intensidad observada en otras dos longitudes de onda concretas. El conjunto de datos obtenidos con los filtros de ALHAMBRA incluye cuatro regiones del espectro seleccionadas estratégicamente, de forma que dos de ellas (alrededor de 458 y 551 nm) no incluyen líneas de emisión intensas, mientras que las otras dos (las de 489 y 644 nm) comprenden líneas de emisión características del oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno. A partir de las imágenes de 458 y 551 nm se puede calcular la emisión térmica prevista para los objetos de la imagen a 489 y 644; cualquier objeto que emita más de lo que debería emitir según este cálculo tiene que presentar uno de estos dos fenómenos: o bien no se trata de una estrella, o bien es una estrella con líneas de emisión. De esta forma es posible detectar todos los objetos dentro de la galaxia que contengan líneas de emisión; en este caso, explosiones de novas y nebulosas planetarias.

Descarga las imágenes

Crédito de las imágenes: Calar Alto, Fundación Descubre, DSA, OAUV, Vicent Peris (OAUV), Jack Harvey (SSRO), Steven Mazlin (SSRO), Gilles Bergond (Calar Alto). .

Imagen de la región central de M 31 de la Galería Fotográfica Documental del Observatorio de Calar Alto (campo completo, sin realce de líneas de emisión).

Imagen de la región central de M 31 de la Galería Fotográfica Documental del Observatorio de Calar Alto (campo completo, versión con realce de los objetos con líneas de emisión).

Ampliación del núcleo de M 31.

Comparación de las versiones con y sin realce, con indicación de los objetos con líneas de emisión (nebulosas planetarias y explosiones de novas).

Por David Galadí Enríquez