El amoniaco, las nubes frías y la formación de estrellas.

La foto que abre esta entrada está tomada con una cámara térmica. Estas cámaras en vez de registrar la luz visible detectan la infrarroja, es decir, el calor. En la imagen vemos una interpretación en colores de los resultados de la emisión en infrarrojo: más oscuro implica más frío. La imagen corresponde a una serpiente enrollada en el brazo de un herpetólogo que retiene su cabeza debajo del pulgar. El punto que queremos ilustrar es que un objeto más frío aparece como oscuro frente a un fondo cálido en las imágenes en infrarrojo. Obviamente si tomásemos la foto en el visible la serpiente podría tener colores diversos incluidos tonos parecidos a los del brazo de su cuidador.

En 1996 se descubrieron áreas en algunas nubes interestelares que en el visible e infrarrojo cercano tenían un aspecto “normal” pero que en el infrarrojo medio aparecían oscuras, por lo que, en un alarde de imaginación, pasaron a llamarse “nubes oscuras en el infrarrojo” (NOIR).

Las NOIR son zonas oscuras en el cielo infrarrojo que contrastan con el fondo brillante que produce nuestra galaxia. Las NOIR parace que podrían ser el paraíso de los astroquímicos: aglomeraciones de gases fríos, densos y ricos en moléculas (léase distintas al hidrógeno molecular). Pero además las NOIR son lugares donde nacen estrellas. Hasta ahora se han venido estudiando las NOIR en las que ya estaba teniendo lugar la formación de estrellas. Si bien esto es muy interesante, aún lo es más el estadio inmediatamente anterior, cuando las NOIR son aún más frías y las protoestrellas están en los primeros pasos.

Una de las principales herramientas en el estudio de estas nubes es la presencia de amoniaco (NH₃). En 1969 se descubrió la presencia en grandes cantidades (relativas) de amoniaco en las nubes de gas interestelares. Se descubrió asimismo una correlación entre su presencia y las áreas donde se formaban estrellas, ya que este proceso proporcionaba las condiciones de densidad y temperatura para que el amoniaco emitiera longitudes de onda de radio. Desde entonces la presencia de esta radiación del amoniaco se ha convertido en una prueba diagnóstica para saber si en una nube de gas se están formando estrellas. El problema de esta prueba es que es sólo diagnóstica (sí/no), ya que los radiotelescopios que detectan la radiación del amoniaco tienen muy poca resolución espacial, es decir, la NOIR aparece como un punto sin estructura. Si hubiese resolución suficiente, ¿podría emplearse el amoniaco para determinar la estructura de la NOIR?

Para poder estudiar la estructura de la NOIR empleando el amoniaco como indicador de la presencia de una protoestrella en formación es necesario primero aumentar la resolución. Y esto se consigue usando varios telescopios repartidos espacialmente lo más que se pueda. Y esta es la descripción del Very Large Array Telescope (VLAT) de Nuevo México (Estados Unidos).

Un equipo de investigadores encabezado por Sarah Ragan, de la Universidad de Michigan (EE.UU.), ha empleado el VLAT para estudiar las subestructuras de seis NOIR relativamente jóvenes. Los resultados aparecen publicados en The Astrophysical Journal.

Los investigadores han podido estudiar con suficiente resolución la estructura de las NOIR empleando el amoniaco como guía. Pero, una vez confirmado el principio de funcionamiento, lo más interesante es lo que han encontrado usándolo. Así, el gas está frío (entre 8 y 13 K) y ello significa que las estrellas en formación no lo está calentando por algún motivo. Por otra parte, las señales indican que el gas es muy denso (relativamente); a cualquier químico que se le diga que hay un gas denso a 10K (- 263ºC) lo primero que te dirá es que una parte de él debe haber pasado a estado líquido y, más probablemente, sólido, como le pasa en el espacio al monóxido de carbono. Pues no es el caso: no existen pruebas de la existencia de amoniaco en ningún otro estado que no sea el gaseoso. Finalmente, las NOIR tendrían una gran presión interna (es un gas denso) que impediría que colapsen formando nuevas estrellas. Pero resulta que sí se forman nuevas estrellas, lo que los investigadores explican por la presión de la nube caliente que rodea la NOIR.

Estos resultados son sólo un anticipo de las sorpresas que nos deparará el estudio de las NOIR. Sobre ellas hay muchas más preguntas que respuestas. Y la primera es ¿cómo se forma una bolsa de gas frío rica en amoniaco rodeada de gas caliente?

Referencia:

Ragan, S., Bergin, E., & Wilner, D. (2011). VERY LARGE ARRAY OBSERVATIONS OF AMMONIA IN INFRARED-DARK CLOUDS. I. COLUMN DENSITY AND TEMPERATURE STRUCTURE The Astrophysical Journal, 736 (2) DOI: 10.1088/0004-637X/736/2/163