La emisin del Hidrgeno Galaxias y la materia

La emisión del Hidrógeno. Galaxias y la materia oscura c María Cristina Martín

En 1944 el físico holandés Van der Hulst predijo la existencia de una radiación característica, en la zona de radio, producida por el átomo de hidrógeno cuando se halla en regiones frías del espacio interestelar. Siete años después fue detectada en Estados Unidos, y casi simultáneamente en Holanda y en Australia.

La existencia del hidrógeno interestelar solo pudo comprobarse con un radiotelescopio, pues emite en una unica frecuencia, 1420 millones de Hertz, en la banda de radio, con una longitud de onda de 21 centímetros.

El elemento más abundante en el Universo es el hidrógeno. En efecto, las tres cuartas partes del gas presente en y entre las estrellas, está compuesto por átomos de hidrógeno. . El 20 -30% de la masa de nuestra Galaxia está en forma de gas y polvo. El 99% de la materia interestelar es gas, hallando en promedio 1 átomo por cada cm 3. Las 3/4 partes del gas interestelar es gas de hidrógeno. El 1% de la materia interestelar es polvo en forma de granos microscópicos (silicatos, carbón, hielo), hallando en promedio 1 grano en las dimensiones de un campo de football cúbico

Este elemento surgió muy temprano en la vida del Universo, y a partir de él se ha formado toda la materia conocida (incluyendo al ser humano). Es el combustible para la producción de energía que hace brillar a las estrellas, y aún para la gestación de otras. Los átomos de hidrógeno se crearon hace más de 15. 000 millones de años

El hidrógeno se halla presente en todo lugar que uno mira dentro de nuestra galaxia: "llena todo el espacio". Su distribución en el medio interestelar es tal que podemos encontrar 1 átomo en cada centímetro cúbico de espacio. Esta densidad es extremadamente baja. Dibujo del gas interestelar en los alrededores del Sol, dentro de unos 10 años luz. En promedio, el 10% de la materia de una galaxia está en forma de gas interestelar.

Como comparación, el aire de la atmósfera que respiramos contiene más de un trillón de átomos en un centímetro cúbico. Sin embargo, el contenido total en nuestra galaxia equivale a unos 5. 000 millones de soles, es decir, unos billones de toneladas. 1 cm 3 Atmósfera terrestre = 1012 átomos de H 1 cm 3 Medio interestelar = 1 átomo de H Contenido total de H en la Galaxia = 1043 gramos

Además de emitir únicamente en radio, el estudio del gas de hidrogeno tiene grandes ventajas. . . Es posible detectar su emisión en lugares oscurecidos y muy distantes en nuestra Galaxia, y lo que es mas importante aun, permite medir las velocidades del gas y asi estudiar los movimientos en las galaxias. Dirección del Centro Galáctico oscurecido por polvo. Nube de hidrógeno rotante situada detrás del polvo Perfil de la emisión del hidrógeno. Aquellos átomos que se alejan de nosotros emitirán en frecuencia más baja, mientras que los que se acercan, lo harán en frecuencia más alta.

El gas de hidrógeno se detecta en nuestra y en otras galaxias. Radiomapa de la emisión del gas de hidrógeno en ondas de radio

Con la emisión en radio se comprobó que el gas de hidrógeno de una galaxia puede extenderse mucho más allá de la apariencia visible determinada por las estrellas. Emisión del gas de hidrógeno en azul, superpuesta a la imagen óptica de la galaxia NGC 2915 Imagen óptica

Dibujo de la Vía Láctea SOL Nube Menor de Magallanes Puente gaseoso entre las galaxias Nube Mayor de Magallanes Escala = 100. 000 años luz Este gas revela a veces interacciones gravitatorias entre galaxias cercanas, ya sea por encorvamientos en los bordes o bien formando puentes gaseosos con galaxias vecinas, como el que existe entre la Vía Láctea y las Nubes de Magallanes, las pequeñas galaxias satélites de la nuestra.

El análisis de las señales emitidas por el hidrógeno no sólo contribuye al conocimiento de la formación, dinámica y evolución de las galaxias en el Universo, sino que nos da un método para "pesarlas". Cuanto más masiva es una galaxia, mayor es su atracción gravitacional sobre un cuerpo de su pertenencia, y más rápidamente girará éste en torno al centro.

Radioimagen de la emisión del hidrógeno en el grupo de galaxias M 81, a la misma escala que la foto anterior. Los colores representan la intensidad de la emisión M 81 y su grupo de galaxias, vistas por telescopio. La galaxia M 81 está a unos 11 millones de años luz de distancia El gas de hidrógeno suele extenderse bastante más lejos que la materia estelar visible, por lo que se pueden estudiar los movimientos a grandes distancias del centro de una galaxia.

Por lo general, se observa en radio que el gas se mueve mucho más rápido de lo esperado según la cantidad de materia detectada (gas, polvo y estrellas). Es decir, los efectos gravitacionales sobre el gas serían explicados si hubiese mucha más materia dentro de una galaxia que la detectada. Radio imagen del gas de hidrógeno en la galaxia M 81, en la frecuencia es de 1420 millones de Hertz. Los colores representan velocidad. Lo rojo es gas que se mueve hacia atrás y lo azul, hacia nosotros.

Surgió así una de las mayores incógnitas conocidas y aún no develada: la posible existencia de "materia oscura" (pues no se la detecta a ninguna frecuencia). Tampoco es claro bajo qué forma existiría esta materia. ? ? ? ¿Dónde y en qué forma está la materia invisible?