lunes, julio 31, 2006

La observación visual del cielo: El cinturón de Gould

Una buena parte la distribución de las estrellas más luminosas que encontramos en nuestro cielo encima o debajo de la Vía Láctea refleja la violenta historia, relativamente reciente, de nuestro entorno galáctico.

Pararse a identificar y reconocer la colosal dinámica que subyace a esos puntos luminosos que podemos observar es uno de los mayores placeres de la observación visual. Mi intención es dedicar cierto esfuerzo a este tema, ya que estoy descontento con la extendida y mecánica forma que tienen las guías del cielo de presentar siempre las estrellas clasificadas en constelaciones.

Uno de los ejemplos más colosales de esto es el Cinturón de Gould.

En el siglo XIX tanto Sir John Herschel como posteriormente Benjamin Gould mencionaron como entre las estrellas más brillantes, a simple vista, se destaca un grupo que se extiende aproximadamente a lo largo de una banda inclinada unos 20º respecto del plano galáctico.

Este fenómeno parece que se distingue mucho mejor en el hemisferio sur celeste, lo que explica lo relativamente tardío de su descubrimiento. La banda se extiende aproximadamente sobre un círculo máximo a lo largo de las constelaciones de Vela, la Popa, Can Mayor, Orión, Tauro, Perseo, Cassiopea, Cefeo, Lira, Ofiuco, Escorpio y Centauro, y recibe el nombre de Cinturón de Gould.

La edad del
Cinturón de Gould se estima en 30 a 60 millones de años y en él se destacan claramente numerosas estrellas de tipos espectrales O y B, estrellas jóvenes, muy masivas y calientes y que se encuentran durante poco tiempo dentro de la secuencia principal en el diagrama de Hertzsprung-Russell. Sus características cinemáticas sugieren la expansión del anillo o Cinturón de Gould.

Sobre el orígen del Cinturón de Gould hay varias teorías, una de ellas lo atribuye al resultado de un evento explosivo, otra al resultado de una onda de choque que se generó cerca de la zona del firmamento que ahora ocupa la constelación de Perseo, seguramente producida por la colisión de alguna nube con el disco de la Vía Láctea hace unos 50 o 60 millones de años. La onda de choque fue expandiéndose y desestabilizando gravitacionalmente nubes moleculares que han dado lugar a las estrellas más visibles de nuestro cielo actual.

No sólo en el rango visual, sino también en el radio de 21 cm, el Cinturón de Gould es notable. Hacia 1966 Olof Lindblad estudió detalladamente la estructura galáctica en la dirección del anticentro galáctico mediante la línea de 21 cm. Lindblad mostró que había dos objetos locales que se distinguían por sus cinemáticas diferentes. Uno de ellos se conoce con el nombre de anillo de Lindblad, y, sobre él, Lindblad concluyó que estaba asociado al Cinturón de Gould. Además recientes observaciones con el ROSAT, COMPTON e Hipparcos han mostrado que el Cinturón de Gould es mucho más rico de lo inicialmente pensado y que contiene gran cantidad de fuentes de rayos-X y gamma.

Las dimensiones del Cinturón de Gould son de unos 800 pc dentro del plano galáctico con una masa entre 1 y 2 millones de masas solares entre estrellas y material interestelar. El Sol está inmerso en el Cinturón de Gould pero no pertenece a él.

La expansión del Cinturón de Gould pudo provocar uno o varios de los eventos de supernovas que se cree que dieron lugar a la burbuja local en la que se encuentra immerso el sol. Se trata de un entorno de baja densidad (unos 10^-3 átomos por centímetro cúbico) de forma alargada “vertical” respecto del plano galáctico, de unos 100 pc en dirección del plano galáctico y unos 200 pc perpendicular a él. El entorno está compuesto básicamente de hidrógeno ionizado a altas temperaturas (a menor densidad mayor temperatura en el medio interestelar, dada la hipótesis de equilibrio de presión - recordemos la ecuación de un gas ideal), lo que se denomina fase HIM (Hot Interstellar Medium) del medio interestelar.

En general, en el marco del modelo de McKee-Ostriker, el HIM es calentado básicamente debido a ondas de choque de supernovas y vientos estelares hasta una temperatura de un millón de grados y emite en el ultravioleta extremo (EUV) y parte de rayos-X. De acuerdo con esto, la burbuja local fue formada hace unos 10 millones de años muy probablemente debido a la explosión de supernovas cercanas, concretamente de la asociación OB de Escorpio-Centauro (Sco-Cen). Tanto la asociación de Orión (Ori OB1) como la de Scorpio Centauro (Sco-Cen) se aceptan inequívocamente pertenecientes al cinturón de Gould (*).

Gran parte de las supernovas se originan en asociaciones OB, cúmulos de 10 a 100 estrellas de tipos O y B. La asociación Sco-Cen se encuentra relativamente cerca del sol y debió haberse encontrado más cerca en el pasado.

La imagen de abajo proporciona un disgrama sobre el Cinturón de Gould.



En las imágenes de abajo he intentado marcar en el mapa celeste cielo del Cinturón de Gould (línea roja). Hay que tener en cuenta que no todas las estrellas de las constelaciones en la banda del cinturón (o las constelaciones que cruzan la línea) pertenecen al cinturón. La asignación de pertenencia de una determinada estrella al Cinturón de Gould es más bien de naturaleza estadística. Los estudios estadísticos se hacen sobre la hipótesis de dos poblaciones mezcladas entre sí en la zona local de la Galaxia: una es la "población galáctica normal", la otra es la "población del Cinturón de Gould" (*). Esta última presenta ciertas particularidades como las posición en la banda del cielo mencionada, pero también la edad (no mayor que unos 60 millones de años) y su cinemática. Una clasificación de las estrellas más luminosas en esta banda es un proyecto que me gustaría abordar.




Más información en castellano sobre el Cinturón de Gould en:

ENIGMAS EN LA ZONA LOCAL DE LA GALAXIA: EL BRAZO LOCAL Y EL CINTURON DE GOULD. http://www.iar.unlp.edu.ar/ES/proyecto7.htm

(*) Gracias a Wolfgang Pöppel por aclaramte estos aspectos.