Cómo Hubble captó una auténtica fábrica de estrellas

El telescopio Hubble tiene muchas fotos míticas, que son parte de la historia de la astronomía, pero ¿cómo se toman realmente estas fotografías?

El telescopio espacial Hubble lleva casi 30 años dándonos fotos impresionantes , auténticas obras de arte que bien podrían estar en un museo. Una de las más conocidas fue tomada hace 27 años, el 1 de abril de 1995 y recibió el nombre de “Los pilares de la creación". Esta foto se repitió en 2014, aprovechando las mejoras hechas al telescopio.

Hubble ST (2014) - Luz visible
Hubble ST (2014) - Luz visible

Su nombre tiene un origen bíblico y obviamente habla de las columnas de gas y polvo que dominan la fotografía, haciendo referencia a los pilares sobre los que se sustentaría toda la creación, pero también tienen un significado más literal, puesto que estas columnas, estos pilares, son un lugar de creación, de nacimiento, son literalmente una fábrica de estrellas . Estas nubes de varios años luz de longitud acabarán sucumbiendo a su propia gravedad y contrayéndose hasta dar lugar a nuevas estrellas.

 

Hubble ST (2014) - Luz infrarroja
Hubble ST (2014) - Luz infrarroja

De hecho esto ya está ocurriendo. Esta otra fotografía, tomada por el Hubble también en 2014 usando tan solo luz infrarroja, nos muestra la otra cara de estos pilares de gas y polvo, que son más transparentes a este tipo de luz que la luz visible utilizada en la primera fotografía. Algo así como el hecho de que tu carne sea opaca para la luz visible pero transparente para los rayos X de una radiografía. Pues bien, aquí la cantidad de estrellas que somos capaces de observar se multiplica. Regiones que antes estaban ocultas tras el polvo quedan expuestas, mostrando un nuevo panorama. Solemos pensar en el espacio y el universo como algo inamovible, sin cambio, pero nada más lejos de la realidad. Los pilares de la creación están desapareciendo e incluso se cree que podrían haber desaparecido ya, aunque su luz no haya tenido tiempo de llegar hasta nosotros para mostrárnoslo.

Estrellas cercanas, creadas en otras zonas de la nebulosa del Águila, de la cual forman parte estas estructuras, o incluso estrellas jóvenes en los propios pilares están erosionándolos. La luz ultravioleta emitida por estas estrellas calienta y dispersa el gas de esta región en un proceso conocido como fotoevaporación, causante de la especie de halo que se observa rodeando los pilares.

Pero a pesar de todo, esta no es una fotografía como solemos entenderlas. El telescopio Hubble al fin y al cabo no es una cámara digital gigante flotando en el espacio, es algo más sofisticado. Esta fotografía es el resultado de combinar 32 fotografías individuales. Ninguna de ellas tomada originalmente a color. Cada una de las 32 fotografías originales tiene este aspecto.

Hubble ST (1995) - Una de las 32 fotografías
Hubble ST (1995) - Una de las 32 fotografías

Esta en concreto es una de las 8 fotografías tomadas de la parte superior derecha. Todo este ruido que aparece en la fotografía es una de las consecuencias de tener al telescopio Hubble orbitando fuera de la protección de la atmósfera. Estos puntitos blancos que observamos son las marcas dejadas por rayos cósmicos al colisionar con el detector de la cámara mientras se tomaba la fotografía, es decir protones, partículas alfa y algún que otro electrón. Por supuesto estas partículas colisionan con el detector de manera aleatoria por lo que si tomamos otra fotografía segundos después, las marcas serán totalmente diferentes. Combinando ambas fotografías podremos obtener una versión más limpia, sin todas estas trazas. Esta por supuesto no es la imagen final, sino una de las 16 imágenes que formarán la verdadera imagen final.

La imagen definitiva y final muestra la combinación de las fotografías tomadas a cuatro regiones, las correspondientes a cada esquina. Por cada región además se tomaron dos fotografías usando 4 filtros diferentes. Cada uno de estos filtros solo deja pasar luz de una longitud de onda concreta, es decir, de un color concreto. Cada elemento y compuesto químico que observamos en el espacio emite luz con un perfil muy específico, emitiendo normalmente la mayoría de su luz en una o dos longitudes de onda principales, en lo que se conocen como espectros atómicos.

Espectros atómicos de varios elementos
Espectros atómicos de varios elementos

Los filtros utilizados solo dejan pasar luz proveniente de átomos de hidrógeno, de iones de azufre que han perdido un electrón y de iones de oxígeno que han perdido dos electrones. El cuarto filtro sirve para identificar la luz estelar. Las fotografías destacadas arriba fueron tomadas utilizando el filtro de oxígeno. Repitiendo este mismo proceso de tomar dos fotografías, combinarlas y corregirlas obtendremos las otras tres fotografías correspondientes al filtro de oxígeno. Corrigiendo la deformación causada por la óptica del telescopio, combinaríamos las cuatro imágenes para obtener la imagen completa, pero recuerda que aquí solo estamos viendo la luz emitida por los átomos de oxígeno doblemente ionizados.

Hubble ST (1995) - Imágenes compuestas con los tres filtros
Hubble ST (1995) - Imágenes compuestas con los tres filtros

Repitiendo este mismo proceso con los filtros de hidrógeno y azufre, obtenemos estas tres fotografías. Comparando las tres fotografías podemos observar ciertas cosas. La fotografía del filtro de oxígeno parece la menos definida, parece que en ella el gas que ocupa el espacio entre columnas contribuye más que en las otras dos y sin lugar a duda más que en la fotografía del filtro de azufre. Esto significa que este gas tendrá grandes cantidades de oxígeno e hidrógeno pero no de azufre. Por otro lado en la última fotografía, los detalles dentro de cada columna aparecen más definidos, por lo que podemos deducir que en estas regiones predominará el azufre frente a los otros dos elementos.

Imágenes coloreadas antes de ser combinada
Imágenes coloreadas antes de ser combinada

Como hemos dicho, cada uno de estos filtros corresponde a una longitud de onda concreta. En orden creciente de longitud de onda, tendremos los filtros de oxígeno, hidrógeno y por último azufre. Pues bien, puesto que nuestro cerebro no está acostumbrado a tratar con imágenes en blanco y negro convertir estas imágenes a color nos permitirá entender la imagen final de una manera más intuitiva. Asignamos por tanto a cada filtro uno de los tres colores básicos, rojo, verde y azul, respetando el orden creciente de longitud de onda. Con esto teñiremos la imagen obtenida con el filtro de oxígeno de azul, la del filtro de hidrógeno de verde y la del filtro de azufre de rojo. Al combinar estas tres imágenes, obtendremos la imagen final, a todo color. Esta imagen se obtuvo en 1995. Casi veinte años más tarde, en 2014, con un proceso similar, se obtuvo la versión mejorada.

José Luis Oltra de perfil

José Luis Oltra (Cuarentaydos)

Soy físico de formación y viajero de vocación. Divulgo ciencia allí donde me lo permiten, aunque principalmente en youtube y tiktok bajo el nombre de Cuarentaydos. Por aquí me verás hablando de la física del universo, desde las galaxias y estrellas más grandes hasta las partículas subatómicas que las componen.

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