Pregunta: Física cuántica y el origen de las Nebulosas

[AlexisO]

Hola gente, les cuento últimamente me estuve interesando en la física cuántica leyendo unos libros y viendo algunos documentales. Al tener por lo menos una escasa base de conocimiento con esto, me puse a pensar sobre el origen de las nebulosas o sea que determina que una sea de emisión o reflexión. Durante esto surgieron muchas dudas e interrogantes.

Les voy a escribir mas o menos lo que pensé pero desde ya todo lo que esta escrito esta sujeto a corrección por los mas conocedores del tema.

Inicialmente se tiene una nube de gas que se encuentra libre en el espacio, sino se tiene una fuente de radiación cercana (estrella o conjunto de estrellas) no se tendrán fenómenos que creen luz, ni que la reflejen por lo que a esta nube de gas se la conoce como una nebulosa oscura.

Si la fuente de radiación se encuentra a una distancia determinada las partículas subatomicas que conforman la radiación (protones, neutrones y electrones) llegan hasta la nube con una cierta intensidad y energía (velocidad) colisionando con los átomos de la nube, en este proceso algunos electrones que se encontraban libres son retenidos por núcleos atómicos no equilibrados presentes en la nube, al ocurrir esto los electrones se encuentran "cayendo" a un nivel mas bajo de energía por lo que liberan un fotón de una frecuencia determinada siendo está dependiente del orbital del átomo en que se posicione el electrón. Este conjunto de fenómenos que libera fotones (luz) hace que la nube "brille" siendo este tipo una nebulosa de emisión. El color de la nebulosa estará dado por la frecuencia que poseen los fotones liberados siendo esto a su vez dependiente de que gas es el que conforma la nube.

En cambio si la estrella, se encuentra mas alejada de la nube la radiación no llegará con suficiente intensidad, habrá generación de fotones como en las nebulosas de emisión pero estos se verán superados por los fotones que surgen de la estrella (que se crean con una determinada frecuencia gracias a las reacciones termonucleares en su interior). Estos fotones rebotan en la nube reflejándose y ocultando el color de emisión característico de la nube. La nube de reflexión tiene un color azulado.

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Mis dudas principales están en la formación de la nebulosa de emisión (no estoy seguro de que sea así)

El color azulado que estas poseen se debe a que los fotones liberados por las estrellas son muy energéticos (alta frecuencia) tendiendo al ultravioleta?

Esta bien mi pensamiento de las nebulosas de emisión?

Que gases son los que pueden aceptar electrones y por lo tanto liberar fotones?

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Hay mas preguntas que seguro surgirán mas adelante.

Gracias de ante mano.

[Carlosfb]

Hola Alex

No es lo tuyo una pregunta sino muchas, empecemos por algún lado a contestarlas:

Nebulosa de reflexión: Se porduce cuando una estrella esta cerca de una nube de gas, y se produce un fenómeno de dispersión de la luz, que no es uno sino de varias clases según si el fotón de luz interactúa con electrones, átomos, moléculas, etc. la mayoría de estás dispersiones son muy eficientes en el color azul y poco en el rojo, entonces la nebulosa se vuelve azul ( la luz rojo pasa derecho sin casi efecto alguno). Esto es lo mismo que sucede con el color azul del cielo o lo que sucede cuando jugás con un laser verde para señalar estrellas (por esa razón un laser rojo no te sirve).

Nebulosa de emisión: Un fuente de energía muy poderosa ioniza los átomos, arrancando los electrones de sus órbitas. Estos andan por ahí hasta que interactúan con otro núcleo y son capturados liberando la energía sobrante, tal como tu lo indicas, emitiendo una línea de emisón de una frecuencia exacta. Las líneas más intensas son Halfa y [OIII]lamda5007. La primera de estas en el rojo y la otra es verdosa.

La fuente de energía tiene que ser muy energética, por ejemplo, fotones ultravioletas como emiten las estrellas masivas y jóvenes, o rayos X o fotones gama. También colisiones muy violentas ionizan el gas.

Nubes oscuras: Están muy frías, alrededor de 10K, y mantienen esa temperatura porque reciben impactos de rayos cósmicos y radiación difusa de la galaxia y del fondo de microndas.

Un par cosas sueltas, el color de la estrella no depende de sus reacciones nucleares sino de la geometría y composición de las capas superiores de la estrella.

Saludos,

Carlos Feinstein

Planetario Ciudad de la Plata

[AlexisO]

Gracias Carlos por la rápida respuesta, me aclaraste el tema de las nebulosas de reflexión que eran mi mayor duda.

A partir de tu explicación me surgió una cuestión con respecto a la dispersión de la luz en un gas. Tenia entendido que la misma depende de la frecuencia de oscilación natural que poseen los átomos del gas y que la frecuencia de la luz blanca que se absorberá y transmitirá será aquella que es aproximadamente igual a está (a la frecuencia de oscilación natural), entonces ¿no debería de haber distintos colores para la nebulosa de reflexión? ya que teniendo distintos gases (como en las nebulosas) se tienen distintas frecuencias de oscilación natural.

No se si fui muy claro, cualquier cosa te la re formulo.

[aguss]

Holaa!!!

Creo que hay q tener en cuenta que lo que importa es la frecuencia de excitación, que se puede considerar aproximadamente como un único intervalo de valores. Y además de eso, el hecho de q la nebulosa está compuesta principalmente por hidrógeno. Pero creo que se explica por lo que te comentaba Carlosfb de que la dispersión es más eficiente para la luz azul que para la roja, como pasa en la atmósfera nuestra.

Saludos!!!