ESO / IDA / Danés 1.5 m / R.Gendler, J-E. Ovaldsen, C. Thöne y C. Feron / Wikimedia Commons / CC BY 4.0
Cuando los astrónomos quieren ver todas las etapas del nacimiento y muerte de las estrellas en la galaxia de la Vía Láctea, a menudo miran hacia la poderosa Nebulosa de Carina, en el corazón de la constelación de Carina. A menudo se le conoce como la Nebulosa Keyhole debido a su región central en forma de ojo de cerradura. Según todos los estándares, esta nebulosa de emisión (llamada así porque emite luz) es una de las más grandes que se puede observar desde la Tierra, empequeñeciendo el Nebula de Orión en la constelación de Orión. Los observadores del hemisferio norte no conocen bien esta vasta región de gas molecular, ya que es un objeto de los cielos del sur. Se encuentra en el contexto de nuestra galaxia y casi parece mezclarse con esa banda de luz que se extiende por el cielo.
Desde su descubrimiento, esta nube gigante de gas y polvo ha fascinado a los astrónomos. Les proporciona una ubicación única para estudiar los procesos que forman, dan forma y finalmente destruyen estrellas en nuestra galaxia.
La nebulosa Carina es parte del brazo Carina-Sagitario de la Vía Láctea. Nuestra galaxia tiene forma de espiral, con un conjunto de brazos espirales que se arquean alrededor de un núcleo central. Cada conjunto de brazos tiene un nombre específico.
La distancia a la Nebulosa Carina está entre 6,000 y 10,000 años luz de distancia de nosotros. Es muy extenso, se extiende a lo largo de unos 230 años luz de espacio y es un lugar bastante ocupado. Dentro de sus límites hay nubes oscuras donde se están formando estrellas recién nacidas, cúmulos de estrellas jóvenes y calientes, viejas estrellas moribundas y los restos de gigantes estelares que ya han explotado como supernovas. Su objeto más famoso es la luminosa estrella variable azul Eta Carinae.
La nebulosa de Carina fue descubierta por el astrónomo Nicolas Louis de Lacaille en 1752. Lo observó por primera vez desde Sudáfrica. Desde entonces, la nebulosa expansiva ha sido estudiada intensamente por telescopios terrestres y espaciales. Sus regiones de nacimiento y muerte de estrellas son objetivos tentadores para el telescopio espacial Hubble, el telescopio espacial Spitzer, el observatorio de rayos X Chandra y muchos otros.
El proceso de nacimiento de estrellas en la Nebulosa de Carina sigue el mismo camino que en otras nubes de gas y polvo en todo el universo. El ingrediente principal de la nebulosa, el gas de hidrógeno, constituye la mayoría de las nubes moleculares frías en la región. El hidrógeno es el principal bloque de construcción de las estrellas y se originó en el Big Bang hace unos 13.700 millones de años. A lo largo de la nebulosa hay nubes de polvo y otros gases, como el oxígeno y el azufre.
La nebulosa está salpicada de nubes frías y oscuras de gas y polvo llamadas glóbulos de Bok. Se llaman así por el Dr. Bart Bok, el astrónomo que descubrió por primera vez qué eran. Aquí es donde tienen lugar las primeras sacudidas del nacimiento de estrellas, ocultas a la vista. Esta imagen muestra tres de estas islas de gas y polvo en el corazón de la nebulosa de Carina. El proceso de nacimiento de estrellas comienza dentro de estas nubes como gravedad tira del material hacia el centro. A medida que se acumulan más gases y polvo, las temperaturas aumentan y nace un joven objeto estelar (YSO). Después de decenas de miles de años, la protostar en el centro está lo suficientemente caliente como para comenzar a fusionar hidrógeno en su núcleo y comienza a brillar. La radiación de la estrella recién nacida se come en la nube de nacimiento, destruyéndola por completo. La luz ultravioleta de las estrellas cercanas también esculpe las guarderías infantiles. El proceso se llama fotodisociación, y es un subproducto del nacimiento de una estrella.
Dependiendo de cuánta masa haya en la nube, las estrellas que nacen dentro de ella pueden estar alrededor de la masa del Sol, o mucho, mucho más grande. La nebulosa de Carina tiene muchas estrellas muy masivas, que arden muy calientes y brillantes y viven vidas cortas de unos pocos millones de años. Las estrellas como el Sol, que es más una enana amarilla, pueden vivir miles de millones de años. La nebulosa de Carina tiene una mezcla de estrellas, todos nacidos en lotes y dispersos por el espacio.
A medida que las estrellas esculpen las nubes natales de gas y polvo, crean formas increíblemente hermosas. En la Nebulosa de Carina, hay varias regiones que han sido eliminadas por la acción de la radiación de las estrellas cercanas.
Uno de ellos es Mystic Mountain, un pilar de material formador de estrellas que se extiende a lo largo de tres años luz de espacio. Varios "picos" en la montaña contienen estrellas recién formadas que se están comiendo, mientras que las estrellas cercanas dan forma al exterior. En la parte superior de algunos de los picos hay chorros de material que salen de las estrellas bebé escondidas en su interior. En unos pocos miles de años, esta región albergará un pequeño cúmulo abierto de estrellas jóvenes y calientes dentro de los confines más grandes de la Nebulosa Carina. Hay muchos cúmulos estelares (asociaciones de estrellas) en la nebulosa, lo que les da a los astrónomos una visión de las formas en que las estrellas se forman juntas en la galaxia.
El cúmulo estelar masivo llamado Trumpler 14 es uno de los cúmulos más grandes de la Nebulosa Carina. Contiene algunas de las estrellas más masivas y más calientes de la Vía Láctea. Trumpler 14 es un cúmulo de estrellas abierto que reúne una gran cantidad de estrellas jóvenes y luminosas en una región de unos seis años luz de diámetro. Es parte de una agrupación más grande de estrellas jóvenes y calientes llamada asociación estelar Carina OB1. Una asociación OB es una colección de entre 10 y 100 estrellas calientes, jóvenes y masivas que aún se agrupan después de su nacimiento.
La asociación Carina OB1 contiene siete grupos de estrellas, todos nacidos al mismo tiempo. También tiene una estrella masiva y muy caliente llamada HD 93129Aa. Los astrónomos estiman que es 2.5 millones de veces más brillante que el sol y es una de las estrellas calientes masivas más jóvenes en el cúmulo. Trumpler 14 en sí tiene solo medio millón de años. Por el contrario, el cúmulo estelar de las Pléyades en Tauro tiene unos 115 millones de años. Las jóvenes estrellas en el cúmulo Trumpler 14 envían vientos furiosamente fuertes a través de la nebulosa, lo que también ayuda a esculpir las nubes de gas y polvo.
A medida que las estrellas de Trumpler 14 años, consumen su combustible nuclear a un ritmo prodigioso. Cuando se agote su hidrógeno, comenzarán a consumir helio en sus núcleos. Eventualmente, se quedarán sin combustible y colapsarán sobre sí mismos. Eventualmente, estos monstruos estelares masivos explotarán en tremendos estallidos catastróficos llamados "explosiones de supernova. "Las ondas de choque de esas explosiones enviarán sus elementos al espacio. Ese material enriquecerá a las futuras generaciones de estrellas que se formarán en la Nebulosa Carina.
Curiosamente, aunque muchas estrellas ya se han formado dentro del cúmulo abierto Trumpler 14, todavía quedan algunas nubes de gas y polvo. Uno de ellos es el glóbulo negro en el centro a la izquierda. Bien podría estar alimentando algunas estrellas más que eventualmente se comerán su créche y brillarán en unos pocos cientos de miles de años.
No muy lejos de Trumpler 14 se encuentra el cúmulo estelar masivo llamado Trumpler 16, que también forma parte de la asociación Carina OB1. Al igual que su contraparte de al lado, este cúmulo abierto está lleno de estrellas que viven rápido y morirán jóvenes. Una de esas estrellas es la variable luminosa azul llamada Eta Carinae.
Esta estrella masiva (una de una par binario) ha estado pasando por trastornos como preludio de su muerte en una explosión masiva de supernova llamada hipernova, en algún momento de los próximos 100,000 años. En la década de 1840, se iluminó para convertirse en la segunda estrella más brillante del cielo. Luego se atenuó durante casi cien años antes de comenzar a iluminarse lentamente en la década de 1940. Incluso ahora, es una estrella poderosa. Irradia cinco millones de veces más energía que el Sol, incluso mientras se prepara para su eventual destrucción.
La segunda estrella del par también es muy masiva, aproximadamente 30 veces la masa del Sol, pero está oculta por una nube de gas y polvo expulsada por su primario. Esa nube se llama "el homúnculo" porque parece tener una forma casi humanoide. Su aspecto irregular es algo misterioso; nadie está seguro de por qué la nube explosiva alrededor de Eta Carinae y su compañero tiene dos lóbulos y está ceñida en el medio.
Cuando Eta Carinae explote, se convertirá en el objeto más brillante del cielo. Durante muchas semanas, se desvanecerá lentamente. Los restos de la estrella original (o ambas estrellas, si ambas explotan) se lanzarán en ondas de choque a través del nebulosa. Eventualmente, ese material se convertirá en los componentes básicos de las nuevas generaciones de estrellas en un futuro lejano.
Los observadores del cielo que se aventuran en los confines del sur del hemisferio norte y en todo el hemisferio sur pueden encontrar fácilmente la nebulosa en el corazón de la constelación. Está muy cerca de la constelación Crux, también conocida como la Cruz del Sur. La nebulosa de Carina es un buen objeto a simple vista y mejora aún más con un vistazo a través de binoculares o un pequeño telescopio. Los observadores con telescopios de buen tamaño pueden pasar mucho tiempo explorando los cúmulos de Trumpler, el Homúnculo, Eta Carinae y la región de Keyhole en el corazón de la nebulosa. La nebulosa se ve mejor durante el hemisferio sur verano y principios de otoño (invierno del hemisferio norte y principios de primavera).
Para los observadores aficionados y profesionales, la Nebulosa de Carina ofrece la oportunidad de ver regiones similares a la que dio origen a nuestro propio Sol y planetas hace miles de millones de años. Estudiar las regiones de nacimiento de estrellas en esta nebulosa les da a los astrónomos una mejor comprensión del proceso de nacimiento de estrellas y las formas en que las estrellas se agrupan después de nacer.
En un futuro lejano, los observadores también verán cómo una estrella en el corazón de la nebulosa explota y muere, completando el ciclo de vida de la estrella.