Colores en el Universo: La nebulosa Trífida

Cuando vemos nebulosas, galaxias, cúmulos de estrellas, … a través de un telescopio, es decir, lo que se conoce en astronomía observacional como cielo profundo, percibimos tan solo matices en blanco y negro. En internet, en las revistas y en múltiples plataformas observamos fotografías con unos colores realmente espectaculares de objetos del cielo profundo. Sin embargo, cuando miramos con nuestros ojos por un telescopio, por muy grande que este sea, nunca conseguimos apreciar ningún tipo de color. En ese caso podríamos preguntarnos, ¿nos están engañando con esas fotografías que todos podemos ver con tan solo una sencilla búsqueda en internet?

Quitando el hecho de que por la red circulan numerosas fotografías manipuladas e irreales, en realidad sí que existe una gran variedad de colores ahí fuera en el Universo. Lo que ocurre es que nuestros ojos tienen ciertas limitaciones que una cámara réflex no tiene. En nuestras retinas se encuentran una serie de células que detectan la luz que nos llega y transmiten información al cerebro sobre aquello que estamos viendo. Estas células son los conos y los bastones. Los primeros son responsables de la percepción del color mientras que los segundos nos permiten ver en condiciones de baja luminosidad. Es por ello que estas últimas son las células que se activan cuando vemos por un telescopio, y no los conos. Como los bastones no detectan los colores, nos parece que las nebulosas o las galaxias no presentan colores. Sin embargo si dejamos el obturador de una cámara abierto el tiempo suficiente para que llegue un número considerable de fotones al sensor, podremos obtener colores.

Ojo humano con un esquema de la disposición de los conos y los bastones
Fuente: BCM Families Foundation

Vamos a conocer por qué se producen algunos de los colores que se pueden ver en el Universo y, para ello, vamos a utilizar como ejemplo la nebulosa Trífida. Esta nebulosa, también denominada M 20 o NGC 6514, se encuentra a 2660 años luz de nosotros y fue descubierta en 1764 por el astrónomo francés Charles Messier. Se compone de dos zonas claramente diferenciadas: la superior, de color azulado, es lo que se conoce como nebulosa de reflexión y, la inferior, de color rojizo o rosado, es una nebulosa de emisión. En la siguiente fotografía se puede apreciar este gran contraste de colores.

Nebulosa Trífida
Fuente: R Jay Gabany (NASA APOD 13/05/2011)

Estos dos colores son los reales de la nebulosa o, dicho más formalmente, las longitudes de onda que nos llegan de esas regiones pertenecen realmente a la zona de los colores rojos y a la zona de los colores azules del espectro visible. Pero, ¿qué es lo que causa esos colores? La respuesta corta es: las estrellas, el polvo y los átomos de hidrógeno. Y para extendernos en la respuesta tenemos qué indicar qué dos procesos diferentes ocurren para que la luz de las estrellas produzca esos colores. Podríamos pensar que en la parte de abajo hay estrellas que emiten una luz más roja y el la parte de arriba estrellas más azuladas, pero eso no es lo correcto. La diferencia se debe a que en la parte de arriba tenemos polvo interestelar y en la parte de abajo átomos de hidrógeno. Vamos a conocer ambos procesos.

El fenómeno por el cual vemos la parte superior azul se explica de la misma manera que por qué el cielo es azul. En física se conoce como Dispersión Rayleigh. Las estrellas de esa región del espacio están emitiendo su luz, la cual está compuesta de diversas longitudes de onda (diferentes colores). Las partículas que forman la luz, los fotones, cuando se encuentran con obstáculos (en este caso los granos de polvo interestelar), chocan contra ellos y rebotan en otras direcciones. Es como si los fotones fuesen la bola blanca del billar y los granos de polvo el resto de bolas que golpeamos. Sin embargo, no todos los fotones lo hacen de la misma manera. Los menos energéticos se desvían menos y los más energéticos lo hacen con un ángulo mayor. La luz visible menos energética es la roja, mientras que la más energética es la azul. Lo que está ocurriendo es que la luz azul que se emite en direcciones diferentes a la de la Tierra, es decir, aquella que no debería de llegar a nosotros porque no va dirigida hacia donde nos encontramos, termina llegándonos, pues al chocar con los granos de polvo se desvía tanto que consiguen redirigirse y apuntar hacia nosotros. Podríamos decir que los granos de polvo son como un espejo estelar que refleja de manera más eficientemente la luz azul.

En el caso de la zona rojiza tenemos un fenómeno muy similar al que ocurre con las pegatinas que brillan en la oscuridad (fosforescencia). Esta región de la nebulosa Trífida se conoce como nebulosa de emisión o zona HII. Estas tres letras son la abreviación en astrofísica de hidrógeno ionizado, es decir, átomos de este elemento químico al que le han arrancado un electrón (el único que tiene, el pobre…). La luz de las estrellas de esa zona es muy energética y se dice que es ionizante. Los fotones de luz que provienen de ellas impactan contra los átomos de hidrógeno y lo hacen con tal energía que son capaces de arrancarles su electrón. Estos electrones terminan por caer de nuevo hacia los átomos de hidrógeno ionizados y volver a su estado inicial. En este último proceso los electrones cuando vuelven al átomo emiten otro fotón de luz, pero de una longitud de onda diferente a aquel que le hizo salir despedido. De esta manera, los átomos de hidrógeno absorben unos fotones energéticos y los reemiten con una longitud de onda menor, más rojiza, y esa es la razón de que esa región se vea de ese color. Volviendo a la analogía de las pegatinas que brillan en la oscuridad, cuando estas son iluminadas lo podemos hacer con la luz de un flexo que puede ser blanquecina o amarillenta. Sin embargo, cuando lo apagamos, la luz que es emitida suele tener un color verdoso. Vemos entonces que la luz que emite es de otro color al de la luz que incidió inicialmente. Es un proceso similar al de las nebulosas de emisión.

Pegatinas que brillan en la oscuridad
Fuente: Amazon

Estos son dos de los colores más típicos del cielo profundo, pero también podemos encontrar otros en diversos lugares del cosmos (amarillo en estrellas como la nuestra, verde en la cola de algunos cometas, …). Aunque nuestros ojos no puedan proporcionarnos esa información, la tecnología actual nos desvela la colorida belleza de todo lo que se encuentra en la inmensidad del Universo.

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