Dr. Sergio Ariel Paron Instituto de Astronomía y Física del Espacio CONICET - UBA Curso Asociación Argentina Amigos de la Astronomía - Junio 2012 Introducción al medio interestelar

Organización del curso: Clase 1: Introducción básica. Fases y componentes del medio interestelar (MIE). Clase 1: Introducción básica. Fases y componentes del medio interestelar (MIE). Clase 2: Moléculas en el MIE. Procesos químicos y físicos. Clase 2: Moléculas en el MIE. Procesos químicos y físicos. Clase 4: ¿Cómo estudiamos el MIE? Técnicas observacionales modernas. Análisis de datos. Búsqueda en base de datos. Clase 4: ¿Cómo estudiamos el MIE? Técnicas observacionales modernas. Análisis de datos. Búsqueda en base de datos. Clase 3: Formación de estrellas planetas y vida.

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Las clases se podrán ir bajando de la web de: mi mail: Las clases se podrán ir bajando de la web de: mi mail:

Clase 1 Introducción básica. Fases y componentes del medio interestelar (MIE). Clase 1 Introducción básica. Fases y componentes del medio interestelar (MIE).

Antes que nada, entendamos en donde estamos parados… El Sol, una estrella más entre miles de millones que forman la Vía Láctea… La Vía Láctea, una galaxia más entre miles de millones que forman el Universo…

Hubble - campo profundo Las galaxias se agrupan en cúmulos Las galaxias se agrupan en cúmulos Los cúmulos se agrupan en supercúmulos Los cúmulos se agrupan en supercúmulos

El Universo en gran escala se vería así: Cúmulos de galaxias “Radio” del Universo conocido ~14 mil millones de años luz

La Vía Láctea: En una noche oscura vemos muchísimas estrellas y demás “estructuras extrañas” En una noche oscura vemos muchísimas estrellas y demás “estructuras extrañas” Medio Interestelar (MIE)

Medio Interestelar El medio que se encuentra entre las estrellas Pero… ¿qué es? ¿qué hay? ¿está vacío? Pero… ¿qué es? ¿qué hay? ¿está vacío? MIE: torr (1 torr = atm) Ultra alto vacío (laboratorio): – torr Si comparamos, en promedio, parecería ser un vacío casi absoluto: medio de muy baja densidad

Hasta principios del S.XX se pensaba que el MIE estaba vacío Hasta principios del S.XX se pensaba que el MIE estaba vacío

Si el MIE está vacío ¿qué son estas estructuras que se observan? ¿No hay estrellas o hay “algo” que las oculta?

Por supuesto hoy en día sabemos que son enormes estructuras gaseosas …comúnmente llamadas Nubes Moleculares. Todo en el Universo, en particular todo dentro de nuestra Galaxia, se encuentra inmerso en un medio de baja densidad, no homogéneo, compuesto por gases y componentes sólidos. Todo en el Universo, en particular todo dentro de nuestra Galaxia, se encuentra inmerso en un medio de baja densidad, no homogéneo, compuesto por gases y componentes sólidos. Existen regiones de mayores y menores densidades Atmósfera terrestre (en promedio): 2.7  átomos / moléculas por cm 3 MIE (en promedio): 1 átomo / molécula por cm 3 se puede llegar a 10 7 – 10 8 cm -3 Datos:

Inmerso en este medio hay estrellas (nuevas, jóvenes, viejas, muertas), planetas y tal vez seres vivos... Nuestro sistema solar, por supuesto, también está inmerso en una estructura similar. Nuestro sistema solar, por supuesto, también está inmerso en una estructura similar.

Representaciones de la “burbuja local” del MIE dónde el Sol se encuentra inmerso

Pongamos un poco de orden Fases del MIE H molecular H atómico neutro H atómico ionizado 273 K = 0 C

Medio ionizado y frío Medio ionizado y tibio Medio neutro y frío (componente difusa con algunas concentraciones más densas) (componentes difusas) Nubes moleculares Gas coronal Regiones HII material molecular Aquí se forman las estrellas

MIE El estudio del MIE es el “link” entre las escalas estelares y galácticas Estructuras interesantes: Nubes Moleculares

Clasifiquemos las Nubes moleculares Estructura jerárquica 1pc ~ 3 a. l. Masa solar

Un año luz es el recorrido que realiza un rayo de luz durante un año de viaje Un año posee segundos. Entonces si por cada segundo un haz de luz avanza km, al cabo de un año habrá recorrido: km/s x seg. = km. ¡¡¡es decir que un año luz = km!!! DATO PARA TENER EN CUENTA velocidad de la luz = km/s

Nubes Oscuras Nube molecular gigante de Orion (Complejo) ~ 1500 años luz de distancia ~ cientos de años luz de tamaño

“Zoom” hacia el centro de Orion Capullos de formación estelar (Clase 3)

Composición de las nubes moleculares en general: Clase 2 (química) Clase 2 (química)

Sabemos de la existencia de átomos, moléculas y polvo porque emiten radiación en distintas longitudes de onda: ¿Cómo emiten y cómo detectamos dicha radiación? Clase 4

En particular, el polvo interestelar (compuesto básicamente por grafito y silicatos) emite radiación en el IR, luego de absorber radiación UV. Una anécdota “extravagante” : Fred Hoyle proponía que esta extinción la podía causar bacterias o algas interestelares.

Estructuras interesantes e importantes del MIE: Regiones HII Remanentes de Supernova etapas de la vida/muerte de una estrella con gran influencia en su entorno Estrellas de muy alta masa

Sus vientos y eyecciones de materia alteran el medio circumestelar e interestelar. Estos choque pueden inducir la formación de nuevas estrellas (?)

Regiones HII Una estrella joven de tipo OB ioniza su entorno, formando “una burbuja” de material ionizado. ionización a través de fotones UV ¡¡y la expansión puede formar nuevas estrellas!! La estrella también pierde masa a través de “vientos”

Roseta Ionización por radiación UV Fotoionización UV Luego el material ionizado emite radiación en distintas longitudes de onda.

Explosiones de Supernova  Remanentes de Supernova hidrógeno (H) fusión nuclear helio (He) Las estrellas de mayor masa: Estrellas

PRESION GRAVEDAD

Animación de una explosión de Supernova

La explosión de Supernova libera muchísima energía genera nuevos elementos (más pesados) libera todos los elementos que la estrella formó Estos elementos liberados participarán en la formación de Estos elementos liberados participarán en la formación de nubes interestelares nuevas estrellas nuevos planetas posibles seres vivos

Lo que queda luego de la explosión Remanentes de Supernova Onda de choque que avanza. Estrella de neutrones. Inyecta turbulencia en el MIE. Crea y destruye moléculas y granos de polvo. Crab ~ 2 kpc Kepler ~ 5 kpc

Remanente de Supernova W44 en continuo de radio a 1420 MHz

Región HII Estrella naciendo: confirmado con la observación de moléculas. En color: emisión en infrarrojo medio Contornos blancos: emisión en radio del Remanente de SN W44 y la región HII estudiada. RSN W44

Otros componentes importantes del MIE: Campos magnéticos Campos de radiación Rayos cósmicos

Campos de radiación estrellas polvo - moléculas radiación cósmica de fondo procesos sincrotrón plasmas calientes partículas aceleradas por campos magnéticos. Ej: continuo de RSNs. del Big Bang

Campos magnéticos bobina Líneas de campo de una estrella En las nubes moleculares los campos suelen ser de ~ Gauss Imán de heladera ~ 100 Gauss Tierra ~ 0.6 Gauss Resonancia Magnética ~ Gauss Imán de heladera ~ 100 Gauss Tierra ~ 0.6 Gauss Resonancia Magnética ~ Gauss

Rayos cósmicos Partículas (protones, He, elementos pesados, electrones) aceleradas a muy altas energías viajando por el MIE. física de partículas Uno de tantos procesos…

Resumen Clase 1 El MIE no es un medio vacío El MIE es un medio de muy alta complejidad Nosotros estamos inmersos en este medio El estudio del MIE es el paso intermedio entre las escalas estelares y las galácticas El estudio del MIE es el paso intermedio entre las escalas estelares y las galácticas En el MIE se encuentra todo el material para formar estrellas, planetas y vida En el MIE se encuentra todo el material para formar estrellas, planetas y vida

Necesario para la siguiente clase: Buscar / recordar el concepto de átomos y moléculas Tener en mente algunas reacciones de química básica (cualquier libro de química de colegio). Si se tiene, traer o darle un vistazo a una Tabla Periódica. Tabla Periódica