Nube molecular para niños
Una nube molecular es una gran región en el espacio dentro de una galaxia. En estas nubes, la materia es tan densa y la temperatura tan baja que el dihidrógeno (H2) puede existir. Aunque el H2 frío no se puede ver directamente, otras moléculas en estas nubes sí son observables. La más común después del H2 es el monóxido de carbono (CO), que se detecta fácilmente con ondas de radio. Se han encontrado cientos de otras moléculas en las nubes moleculares.
Las nubes moleculares son muy importantes porque en ellas nacen las estrellas. Las estrellas se forman cuando partes de una nube molecular se vuelven inestables debido a la gravedad y empiezan a encogerse. Generalmente, estas nubes son tan grandes y tienen tanta masa que se dividen en muchas partes, formando un gran número de protoestrellas (estrellas en sus primeras etapas).
Actualmente, las nubes moleculares son las estructuras más grandes conocidas en las galaxias. Pueden tener una masa de hasta 1 millón de veces la masa de nuestro Sol.
Contenido
¿Dónde se encuentran las nubes moleculares?
Dentro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, el gas molecular ocupa menos del uno por ciento del espacio entre las estrellas (llamado medio interestelar). Sin embargo, es la parte más densa de este medio y contiene aproximadamente la mitad de la masa total de gas dentro de la órbita del Sol. La mayor parte de este gas molecular se encuentra en un anillo, a una distancia de entre 3.5 y 7.5 kiloparsecs del centro de la galaxia. El Sol está a unos 8.5 kiloparsecs del centro.
Los mapas de monóxido de carbono de la galaxia muestran que este gas se alinea con los brazos espirales de la Vía Láctea. Esto sugiere que las nubes moleculares se forman y se disuelven en un tiempo relativamente corto, no más de 10 millones de años. Este es el tiempo que tarda la materia en moverse a través de un brazo espiral.
En cuanto a su altura, el gas molecular se encuentra en un plano estrecho del disco galáctico, con una altura de unos 50 a 75 parsecs. Esto es mucho más delgado que otras partes del gas interestelar. La distribución del gas molecular es bastante regular a grandes distancias, pero a pequeña escala es muy irregular. La mayor parte se concentra en nubes y complejos de nubes separados.
La cantidad de medio interestelar disminuye a medida que avanzamos en la secuencia de Hubble de las galaxias, siendo mínima en las galaxias elípticas. Esto significa que en estas galaxias es menos probable que se formen nubes difusas, a menos que reciban material de otras galaxias con las que interactúen.
¿Cómo se forman las nubes moleculares?
Se cree que las nubes moleculares, donde nacen las estrellas, son parte de un ciclo en el espacio. En este ciclo, el gas y el polvo pasan de las nubes a las estrellas. Al final de la vida de las estrellas, este material regresa a las nubes. Así, se convierte en la materia prima para una nueva generación de estrellas.
Al principio, el espacio entre las estrellas es muy disperso, con poca densidad. La mayor parte de su masa es hidrógeno neutro y helio, con pequeñas cantidades de elementos más pesados (llamados "metales" por los astrónomos). La energía se libera en forma de radiación infrarroja, lo que enfría el medio. Esto hace que la materia se junte en nubes. A medida que el enfriamiento continúa, las nubes se vuelven más densas.
Cuando la densidad es muy alta, la nube se vuelve opaca a la luz ultravioleta de la galaxia. Estas condiciones permiten que los átomos de hidrógeno se unan para formar moléculas de dihidrógeno (H2), con la ayuda del polvo cósmico. La nube se convierte entonces en una nube molecular. Estas nubes pueden contener incluso moléculas orgánicas complejas, como aminoácidos e hidrocarburos aromáticos policíclicos. Estas moléculas se forman por reacciones químicas entre elementos como hidrógeno, carbono, oxígeno, nitrógeno y azufre, gracias a la energía de los procesos de formación estelar dentro de las nubes.
Si hay suficiente polvo dentro de la nube para bloquear la luz visible de las estrellas que están detrás, la nube se ve en el cielo como una nebulosa oscura.
Tipos de nubes moleculares
Nubes moleculares gigantes (GMC)
Los grupos de gas molecular con masas de 10.000 a 1 millón de veces la masa del Sol se llaman nubes moleculares gigantes (GMC). Estas nubes pueden medir decenas de parsecs de diámetro y tienen una densidad promedio de 100 a 1.000 partículas por centímetro cúbico. Para comparar, la densidad promedio cerca del Sol es de una partícula por centímetro cúbico. Dentro de estas nubes, hay una estructura compleja de filamentos, láminas, burbujas y grupos irregulares.
Las partes más densas de los filamentos y grupos se llaman "núcleos moleculares". Los núcleos moleculares más densos se conocen como "núcleos moleculares densos" y tienen densidades de 10.000 a 1 millón de partículas por centímetro cúbico. Los núcleos moleculares se estudian usando monóxido de carbono, y los núcleos densos con amoníaco. La concentración de polvo en los núcleos moleculares es a menudo tan grande que bloquea la luz de las estrellas que están detrás, haciendo que se vean como nebulosas oscuras.
Las GMC son tan grandes que las que están cerca de nosotros pueden cubrir una parte importante de una constelación. Por eso, a menudo se les da el nombre de esa constelación, como la Nube Molecular de Orión (OMC) o la Nube Molecular de Tauro (TMC). Estas GMC locales se encuentran en un anillo cerca del Sol, que coincide con el Cinturón de Gould. El grupo más masivo de nubes moleculares en la galaxia forma un anillo asimétrico alrededor del centro galáctico. El componente más grande de este anillo es el complejo de Sagitario B2. La región de Sagitario es muy rica en diferentes moléculas y los astrónomos la usan a menudo para buscar nuevas moléculas en el espacio.
Nubes moleculares pequeñas
Las nubes moleculares pequeñas, aisladas y unidas por su propia gravedad, con masas de unos pocos cientos de veces la masa del Sol, se llaman glóbulos de Bok. Las partes más densas de estas nubes pequeñas son similares a los núcleos moleculares que se encuentran en las GMC.
Nubes moleculares difusas de alta latitud
En 1984, el IRAS (Satélite Astronómico Infrarrojo) descubrió un nuevo tipo de nube molecular difusa. Son nubes filamentosas y dispersas que se ven en latitudes galácticas altas (lejos del plano horizontal del disco de la galaxia). Estas nubes tienen una densidad típica de 30 partículas por centímetro cúbico.
¿Qué procesos ocurren en las nubes moleculares?
La formación de estrellas
La formación de estrellas ocurre solo dentro de las nubes moleculares. Esto se debe a sus bajas temperaturas y altas densidades. La fuerza de la gravedad que hace que la nube se contraiga debe ser mayor que las presiones internas que intentan evitar el colapso. También hay pruebas de que las grandes nubes donde se forman estrellas se mantienen unidas principalmente por su propia gravedad, al igual que las estrellas, planetas y galaxias. Esto es diferente de las nubes en el cielo, que se mantienen unidas por la presión externa.
Comportamiento físico de las nubes moleculares
La forma en que se comportan físicamente las nubes moleculares es un tema de estudio activo. Desde el punto de vista de la física, son como un gas frío con magnetismo. Tienen movimientos internos muy rápidos y turbulentos, pero que son comparables a la velocidad de las perturbaciones magnéticas. Se sabe que este estado tiende a perder energía fácilmente, por lo que necesita un suministro constante de energía debido a los colapsos gravitacionales. Además, se sabe que las nubes donde se forman estrellas se destruyen, probablemente por la radiación o los vientos de las estrellas masivas que nacen en su interior. Esto ocurre antes de que una parte significativa de la masa de la nube se haya convertido en estrellas.
Mucha información sobre cómo las nubes moleculares dan origen a estrellas proviene del análisis de las emisiones de las moléculas que las forman. Esto se observa especialmente en la banda de radiación milimétrica y submilimétrica. Las moléculas emiten radiación cuando cambian su nivel de energía de rotación. Como el hidrógeno molecular es difícil de detectar con telescopios infrarrojos y de radio, se usa el monóxido de carbono (CO) como "rastreador". El CO es la molécula más abundante después del H2, con una proporción de 10.000 moléculas de H2 por cada molécula de CO.
El primer nivel de energía de rotación del CO está a solo 5 Kelvin por encima de su estado más bajo. Esto significa que la molécula se excita fácilmente al chocar con moléculas cercanas, generalmente con H2, ya que es más abundante. Cuando la molécula de CO regresa a su estado más bajo, emite un fotón (una partícula de luz). Como la diferencia de energía es pequeña, el fotón lleva poca energía. Para esta transición específica, el fotón se emite con una longitud de onda de 2.6 milímetros (equivalente a una frecuencia de 115 GHz), que está en la banda de microondas.
Además, las nubes moleculares, especialmente las GMC, a menudo contienen máseres. Estos son como "láseres" naturales que emiten ondas de radio. Se forman por transiciones en muchas sustancias químicas. Por ejemplo, el radical hidroxilo (•OH) tiene emisiones máser en varias frecuencias. En estas regiones también se encuentran con frecuencia agua, metanol y, más raramente, formaldehído y amoniaco.
Véase también
En inglés: Molecular cloud Facts for Kids
- Acrecimiento
- Astroquímica
- Astrofísica atómica y molecular
- Polvo cósmico
- Cosmoquímica
- Glóbulo gaseoso en evaporación
- Formación y evolución del sistema solar
- Hielo interestelar
- Lista de moléculas detectadas en el medio interestelar
- Nebulosa
- Complejo molecular de la nube de Orión
- Nube de Perseo
