La diversidad de colores, formas y tamaños de las nebulosas planetarias las convierten en objetos fascinantes. Calar Alto presenta esta vista excepcional de la nebulosa Anular (M57) que combina datos en luz visible y en el infrarrojo y que forma parte de la Galería Fotográfica Documental de Calar Alto.

Las nebulosas planetarias reciben a veces el nombre de «mariposas cósmicas». En efecto, su variedad y belleza bien merecen la comparación con estos insectos.  Aunque hay muchas imágenes de la nebulosa Anular, la que presentamos ahora nos hace mirar con nuevos ojos este objeto tan popular, gracias a la combinación de longitudes de onda con la que se ha elaborado, y gracias a un cuidadoso proceso de datos.

La nebulosa Anular de la Lira (M57), ampliación de la región central de la imagen

Nebulosas planetarias

Las nebulosas Lechuza y Anular son distintas en varios aspectos, pero no cuesta apreciar rasgos comunes que las identifican como miembros inequívocos de la categoría de las nebulosas planetarias.

Las nebulosas planetarias representan el estado final de la evolución de las estrellas cuya masa no alcanza el umbral de unas ocho veces la del Sol. Cuando se aproxima la crisis energética de la vejez estelar, el astro se convierte en una gigante roja cuyos vientos estelares inundan el entorno con una envoltura sutil, compuesta sobre todo de gas hidrógeno.

Ampliación centrada en la nebulosa. Se aprecian las regiones internas, con la enana blanca en el centro, y las zonas externas relacionadas con antiguos vientos estelares de la estrella moribunda.

Algunos miles de años después, la estrella moribunda expulsa todas sus capas externas en un proceso más veloz y violento. El material de estas capas conforma la parte central y más visible de la nebulosa planetaria y consta ya no solo de hidrógeno y helio, sino también de otros elementos químicos más pesados, producidos en el interior de la estrella a lo largo de miles de millones de años. El núcleo estelar, desnudo, queda en el centro de la estructura como una estrella enana blanca. La alta temperatura de la enana blanca hace que emita luz ultravioleta que excita los átomos de la nebulosa y los hace brillar como el gas de los tubos de neón. Este mecanismo es el responsable del resplandor de las zonas internas, más densas, de la nebulosa, pero también enciende la periferia, el halo nebular correspondiente al material expulsado tiempo atrás en forma de viento estelar.

Los distintos colores de las zonas interna y externa se deben a las condiciones físicas diferentes, según la lejanía a la enana blanca central, pero también están relacionados con el contraste de composición química entre la región central y el halo.

La nebulosa Anular de la Lira

La nebulosa Anular se encuentra en la constelación boreal de la Lira (Lyra). Fue descubierta en 1779 por Antoine Darquier de Pellepoix y por Charles Messier y figura en el catálogo de objetos difusos de este último con el número 57. La nebulosa Anular dista unos 2300 años-luz de la Tierra. Se calcula que empezó a formarse hace unos 2000 años y se expande a una velocidad de entre 20 y 30 km por segundo. La temperatura superficial de la estrella enana blanca central ronda los 120 000 grados centígrados.

Estudios recientes indican que la nebulosa es de tipo bipolar, con una zona central con estructura cilíndrica o, quizá, con forma de reloj de arena. El eje de simetría de esa estructura apunta casi hacia la Tierra, lo que le confiere el aspecto anular característico. El halo externo tiene un perfil más esférico aunque, como se aprecia en la imagen, contiene una cantidad notable de estructuras complejas.

La imagen

Esta fotografía combina datos obtenidos a través de seis filtros diferentes. La mayoría de los datos proceden del telescopio reflector Zeiss de 1.23 m del Observatorio de Calar Alto, en tiempo oficial de la Fundación Descubre en el marco del proyecto POP123, en colaboración con la Escuela Documentalista de Astrofotografía (DSA). Se tomaron imágenes de distintos tiempos de integración con filtros de banda estrecha centrados en las emisiones de H-alfa (hidrógeno ionizado) y O-III (oxígeno dos veces ionizado), hasta completar un total de 18 horas de exposición. Los datos se complementaron con imágenes de banda ancha (filtros Johnson B, V y R) obtenidas con el telescopio de 3.5 m de Calar Alto equipado con la cámara LAICA, con un tiempo total de integración de 3 horas. Además la imagen contiene 45 minutos de observaciones de archivo en el infrarrojo, mediante el mismo telescopio y la cámara infrarroja Omega 2000, centradas en la línea de emisión del hidrógeno molecular (2.12 micrómetros), que ayudan a definir los frentes de onda del halo externo, más débil, de la nebulosa. Las imágenes de banda estrecha se combinaron con las de banda ancha codificándolas mediante tonos de color concretos: cian para el O-III, rojo para H-alfa (que, combinado con la emisión H-beta, también del hidrógeno ionizado, da como resultado un tono violeta), y rojo para el hidrógeno molecular. Los datos fueron procesados por Vicent Peris, Jack Harvey, Steve Mazlin y José Luis Lamadrid mediante el programa PixInsight. La imagen abarca 10 por 11 minutos de arco sobre el cielo. El norte celeste está arriba y el este celeste a la izquierda.

Imagen infrarroja monocromática con las emisiones debidas al hidrógeno molecular

La extraordinaria calidad de esta imagen se debe a varios factores: la calidad del cielo durante las observaciones con el telescopio de 1.23 m, los instrumentos usados, una planificación detallada de las observaciones y un procesado cuidadoso. El procesado por deconvolución, aplicado a las áreas de mayor nivel de señal, combinado con reducción de ruido da como resultado una de las visiones más detalladas de este objeto obtenidas desde la superficie terrestre. La aplicación de técnicas de descomposición por ondículas (wavelets) preserva el grado de detalle para estructuras de distintos tamaños a través de todo el rango de brillo del objeto. Así, los colores y los detalles sutiles no desaparecen, las estrellas no quedan saturadas y los colores estelares saltan a la vista en todos los casos, salvo las extremadamente brillantes. Obsérvese, por ejemplo, el contraste cromático entre las dos estrellas más destacadas contenidas en el hueco de la nebulosa Anular: el tono blanco-azulado de la enana blanca central se distingue del color rojizo de la otra estrella, un astro superpuesto en la línea visual por simple casualidad y sin relación con la nebulosa.

Ampliación de la galaxia espiral barrada IC 1296, en el mismo campo de visión de M57

La imagen no solo capta la nebulosa (zona central y halo) y multitud de estrellas de colores variados, sino que incluye además una cantidad abrumadora de galaxias de fondo. En muchas de ellas se distingue la morfología, y aparecen con tonalidades diversas. Especialmente llamativa es la galaxia espiral barrada IC 1296, situada a unos 300 millones de años-luz de distancia. Un paseo por la imagen representada en pantalla con la máxima ampliación revela multitud de otras galaxias situadas como telón de fondo para las estrellas del campo (todas las cuales pertenecen, por supuesto, a nuestra propia Galaxia).

Imágenes monocromáticas de la nebulosa Anular en varias bandas seleccionadas

Descarga las imágenes

Créditos de las imágenes: Observatorio de Calar Alto, Fundación Descubre, Escuela Documentalista de Astrofotografía, Vicent Peris (DSA/OAUV), José Luis Lamadrid (DSA/ceFca), Jack Harvey (DSA/SSRO), Steve Mazlin (DSA/SSRO), Ana Guijarro (Calar Alto).

Imagen de la nebulosa Anular de la Lira de la Galería Fotográfica Documental del Observatorio de Calar Alto.  Escala de imagen de 0.15” por píxel.

Imagen en el infrarrojo (emisión del hidrógeno molecular) de la nebulosa Anular de la Lira de la Galería Fotográfica Documental del Observatorio de Calar Alto.

Ampliación de la región central.

Imágenes monocromáticas en varias bandas seleccionadas.

Información adicional

Astronomy Picture of the Day (APOD), 6 de noviembre de 2009

Por David Galadí Enríquez