El Cinturón de Gould

S. Paolantonio

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El primer trabajo emprendido en el Observatorio Nacional Argentino fueron las observaciones realizadas a simple vista, destinadas a la formación de un atlas y catálogo estelar, publicados en 1877 y 1879 respectivamente bajo el nombre de Uranometría Argentina. La historia de esta memorable obra apareció en Paolantonio y Minniti (2001), la que en el año 2010 se incluyo en este blog en Uranometría Argentina Bicentenario.

Mientras los astrónomos ayudantes dedicaban sus esfuerzos a la observación del cielo nocturno, determinando las posiciones y el brillo de cada una de las estrellas visibles a ojo desnudo, y por las mañanas se abocaban a los cálculos para la reducción de las mismas, así como al trazado de los mapas correspondientes, el director de la institución, Dr. Benjamin Gould, organizaba las tareas y llevaba adelante un pormenorizado análisis de los datos obtenidos.

Las precisas observaciones realizadas y su detallado estudio dieron como resultado numerosos descubrimientos, siendo el más notable, el de la estructura estelar hoy denominada “Cinturón de Gould”. La importancia de este hallazgo se ve claramente reflejada en los numerosas investigaciones y publicaciones que sobre el mismo se realizaron desde su anuncio en 1874. En los últimos años, los estudios sobre este singular sistema recibieron un fuerte impulso al detectarse su presencia en los resultados observacionales obtenidos con los satélites ROSAT – rayos X –, Hipparcos – astrométrico – y COMPTON – rayos g – (Pöppel, s.f.).

La primera comunicación del descubrimiento ocurrió el 17 de agosto de 1874, durante la conferencia dictada por el director del observatorio argentino sobre la “Distribución de las estrellas fijas brillantes”, en la Asociación Americana para el Adelanto de la Ciencia en la ciudad de Boston, EE.UU.. En esta disertación el Dr. Gould anunció la detección, a partir de lo realizado en Córdoba, de una “corriente o cinturón” de estrellas brillantes que se desprendía de la Vía Láctea, presente también en el cielo boreal (Gould, 1875; 14-16):

“… Así un gran círculo o zona de estrellas brillantes parece ceñir el firmamento, en intersección con la Vía Láctea en la Cruz del Sur, y visible en todas las estaciones,…” (Gould, 1875; 14)

Tres décadas antes, la parte sur de esta banda de estrellas había sido observada por John Frederick William Herschel, hijo del conocido William Herschel, desde Ciudad del Cabo. Este astrónomo se trasladó a Sudáfrica en enero de 1834, con la intención de catalogar diversos cuerpos celestes visibles desde el hemisferio sur. Luego de su retorno a Inglaterra en el 38, publicó sus observaciones en 1847 (Herschel, 1847). En este trabajo Herschel destaca la existencia del notable grupo de estrellas brillantes:

“(321) En esta región, o tal vez un poco antes, en el intervalo entre h Argus y a  Crucis, en el que el Círculo Galáctico o línea media de la Vía Láctea puede  considerarse como cruzada por una zona de grandes estrellas que se caracteriza, por la esplendida constelación de Orión, las estrellas brillantes de Canis Major y casi todas las estrellas más conspicuas de Argo, – la Cruz –, el Centauro, Lupus y Escorpio. Un gran círculo que pasa por ε Orionis y a Crucis marcará el eje de la zona en cuestión, cuya inclinación respecto del círculo galáctico es de unos 20 º y cuyo aspecto nos llevaría a sospechar que nuestros vecinos más cercanos en el sistema sideral (si lo son realmente), forman parte de un plano o estrato subordinado desviándose en esa medida del paralelismo de la masa general, que vista proyectada en el cielo, forman la Vía Láctea.” (Herschel, 1847; 385 – Traducción del autor [1])

Sin embargo, de la lectura del texto precedente se desprende que Heschel se limitó a señalar la presencia y posición de este grupo de estrellas sin avanzar en su estudio. Tal como lo señaló Gould (1875; 15) no reconoció que esta faja se extendía por todo el cielo, incluyendo el hemisferio norte.

heschel p385

Reproducción de la página 385 de la publicación en la que J. Herschel describe la parte sur del Cinturón de Gould. En rojo se señala el párrafo correspondiente (Herschel, 1847; 385).

Portada de la publicación en español de la conferencia dada por el director del Observatorio Nacional Argentino en 1874, oportunidad en que se anuncia el descubrimiento del luego llamado “Cinturón de Gould” (Gould, 1874).

De acuerdo a lo que manifestado por Gould, se había enterado de la descripción de Herschel con posterioridad a que la configuración estelar le llamara la atención (Gould, 1875; 15), lo que debió ocurrir entre 1872 – en que las observaciones de la uranometría estaban prácticamente terminadas – y fines de 1873.

El director inició su viaje al norte en abril de 1874, haciendo uso de su primera licencia, luego y como consecuencia del fallecimiento de sus dos hijas mayores en una tragedia ocurrida en febrero de ese año (Paolantonio y Minniti, 2001). Con posterioridad a su llegada en junio a EE.UU. lleva adelante observaciones con las que verificó la continuidad de la “faja” de estrellas en el hemisferio celeste boreal (Gould, 1875; 15).

Este fenómeno se distingue mucho mejor en el hemisferio sur celeste, lo que explica lo relativamente tardío de su descubrimiento.

En los años siguientes Gould continuó investigando este singular sistema y publicó sus conclusiones en el primer volumen de los Resultados del Observatorio Nacional Argentino en 1879 (Paolantonio y Minniti, 2001).

En la Uranometría Argentina (Gould, 1879) los resultados del estudio se incluye en el Capítulo VIII, bajo el título “Faja de estrellas brillantes” (Gould, 1879; 355-369), donde se describe detalladamente el sistema, su posición, número y distribución de estrellas.

“Hay en el cielo una cinta de estrellas brillantes, de la que la línea media dista poco de un círculo, inclinado al círculo galáctico algo menos de 20°.” (Gould, 1879; 368)

Se señala que la faja se extiende aproximadamente sobre un círculo máximo, cuya posición media es indicada por las coordenadas de 24 puntos (ver figura) y la enumeración de las constelaciones que cruza.

f03

Posición media del Cinturón de Gould de acuerdo a las coordenadas indicadas en la tabla incluida  en la página 357 del volumen I de los Resultados del Observatorio Nacional Argentino. (Base: Mapa 14 de la Uranometría Argentina, S. Paolantonio)

La posición se reconoce fácilmente en nuestro mapa 14, en el cual, no obstante el torcimiento debido a la proyección, se muestra como una corriente de estrellas conspicuas, que principiando con Orión en la orilla derecha del mapa, comprende las mayores de Canis Major, Columba, Puppis, Carina, Crux, Centaurus, Lupus y la cabeza de Scorpius. En el hemisferio boreal su curso es menos evidentemente marcado, y es especialmente indistinto en las constelaciones Ophiuchus y Hercules; pero su dirección general queda indicada por las principales estrellas de Taurus, Perseus, Cassiopea, Cepheus, Cygnus y Lyra. Parece que esta faja se bifurca de una manera algo análoga a la Vía Láctea.” (Gould, 1879; 355)

Gould parece identificar a esta “faja de estrellas” como un sistema real y no como una simple configuración aparente:

“Así no puedo prescindir de la convicción de que nuestro sistema forma parte de un grupo pequeño, diverso de la vasta organización de que consiste la Vía Láctea, y de una forma aplanada y algo hendida. Este grupo puede comparase quizás con las Pléyades, pues que según una estimación grosera, debe constar de menos de 500 estrellas. Según todas las indicaciones, nuestra posición en él no está absolutamente en su plano medio, pues que la faja que se ve, aunque es casi un gran círculo, no parece serlo exactamente, sino dividir la esfera celeste de tal manera que Leo se halla en el segmento mayor y Aquarius en el menor.” (Gould, 1879; 355)

 

El director escribió la Uranometría en inglés y luego él mismo la pasó al español – idioma que dominaba –, si bien seguramente algunos locales le ayudaron. En inglés señaló al sistema como “belt”, mientras que en español “Faja”, por lo que si tomamos esto en consideración deberíamos denominarlo “Faja de Gould”.

El Cinturón de Gould hoy

El sistema descubierto en el Observatorio Nacional Argentino puede describirse como una distribución aplanada de estrellas, que forma un disco elíptico con un tamaño de unos 2.200 por 3.200 años luz,  inclinado respecto al plano galáctico entre 18° y 20°. Se destaca por las estrellas brillantes, blancas y azules – tipos espectrales O y B, calientes y masivas –, mientras que las de menor brillo se pierden en el fondo estelar. Además de estos astros, se ha verificado la existencia de grandes cantidades de gas y polvo, así como varias asociaciones estelares vinculadas. Adicionalmente, en el sistema se detectan fuentes de rayos X y emisiones gamma. Los estudios muestran que el sistema se encuentra en expansión.

El Cinturón de Gould parecería constituir el prototipo galáctico más cercano, de la formación y evolución de sistemas relativamente extensos compuestos por asociaciones estelares y material interestelar.” (Pöpper, s.f.).

El Sol, si bien está inmerso en el Cinturón de Gould, no pertenece a él.

No hay aún acuerdo sobre el evento que le dio origen, se estima, hace 30 a 60 millones de años. Las teorías propuestas se relacionan con una nube de gas de alta velocidad que colisionó con la galaxia, la explosión de una supernova y la interacción del medio galáctico con materia oscura.

A principios del siglo XXI se realizó un descubrimiento de gran trascendencia vinculado al Cinturón de Gould, pues se encontró una estructura similar en la galaxia Messier 83 (Comerón, F. (2001). A Gould-Belt-like structure in M 83. A&A 365, 417-423).

Mayores detalles sobre este singular sistema puede consultarse en español en el sitio web del Instituto Argentino de Radioastronomía (Pöppel, s.f.) y en inglés en Pöppel (1997).

Arriba: posición y tamaño del Cinturón de Gould en la Vía Láctea (Dibujo de la Vía Láctea NASA/JPL-Caltech/R.Hurt(SSC-Caltech))

Abajo: esquema de la posición del Sol con relación al Cinturón de Gould. Los círculos rojos indican la posición y el tamaño relativo de las asociaciones estelares OB cercanas al sistema, mientras que los círculos azules las nubes de hidrógeno H2 (Esquema basado en la figura 5 incluida en Perrot, C. A. y Grenier, I. A. (2003). 3D dynamical evolution of the interstellar gas in the Gould Belt. Astronomy & Astrophysics, 404, 519-531. Disponible en http://www.aanda.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&url=/articles/aa/full/2003/23/aa3213/aa3213.html)

 

Nota

[1] Texto original:

“(321) It is about this region, or, perhaps, somewhat earlier, in the interval between eta Argus and alfa Crucis, that the Galactic Circle, or medial line of the Milky Way may be con­sidered as crossed by that of the zone of large stars which is marked out by the brilliant con­stellation of Orion, the bright stars of Cants Major, and almost all the more conspicuous stars of Argo—the Cross—the Centaur, Lupus, and Scorpio. A great circle passing through epsilon Orionis and alfa Crucis will mark out the axis of the zone in question, whose inclination to the galactic circle is therefore about 20°, and whose appearance would lead us to suspect that our nearest neighbours in the sidereal system (if really such), form part of a subordinate sheet or stratum deviating to that extent from parallelism to the general mass which, seen projected on the heavens, forms the Milky Way.”

Referencias

  • Gould, B. A. (1875). Disertación sobre el número y distribución de las estrellas fijas brillantes, leída ante la Asociación Americana para el Adelanto de la Ciencia, el 17 de agosto de 1874. Buenos Aires: Imprenta Americana.
  • Gould, B. A. (1879). Uranometría Argentina, Catálogo y Atlas (1877). Posiciones y brillos de 7756 estrellas más brillantes que magnitud 7.0, ubicadas dentro de los 100° del polo sur (1875.0). Resultados del Observatorio Nacional Argentino, Vol. I. Buenos Aires: Imprenta de Pablo Emile Coni.
  • Herschel, J.F. W. (1847). Results of astronomical observations made during the years 1834,5,6,7,8, at the Cape of Good Hope; being the completion of a telescopic survey of the whole surface of the visible heavens, commenced in 1825. Londres: Smith, Elder and Co..
  • Paolantonio, S. y Minniti, E. (2001). Uranometría Argentina 2001. Historia del Observatorio Nacional Argentino. SECyT – OAC, Universidad Nacional de Córdoba.
  • Pöppel, W. (s.f.). Brazo local de la Galaxia. Recuperado el 10 de febrero de 2013, del sitio web del Instituto Argentino de Radioastronomía: http://www.iar.unlp.edu.ar/tema-wp.htm.
  • Pöppel, W. (1997). The Gould Belt System and the Local Interstellar Medium. Fundamentals of Cosmic Physics, Volume 18, pp. 1-271.

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Paolantonio, S. (2013). El Cinturón de Gould. Disponible en http://historiadelaastronomia.wordpress.com/documentos/cinturongould/.

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No se autoriza el uso de la presente obra para fines comerciales y/o publicitarios. Ante cualquier duda dirigirse a: paolantoniosantiago@gmail.com.

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