Nube interestelar: qué es, tipos (H I, H II, molecular) y composición

Nube interestelar: descubre qué es, sus tipos (H I, H II, nubes moleculares) y su composición de gas, plasma y polvo en la galaxia.

Una nube interestelar es una parte más densa que la media del medio interestelar (ISM). Se trata de materia y radiación en el espacio entre los sistemas estelares de una galaxia. Estas nubes varían mucho en tamaño, densidad, temperatura y composición, y desempeñan un papel central en la evolución galáctica y en la formación estelar.

Muchas nubes interestelares se forman a partir del material expulsado por estrellas envejecidas (por ejemplo, una gigante roja en su vida posterior), de restos de supernovas y de la acumulación y compresión de gas en el disco galáctico. La nube está formada por gas, plasma y polvo en nuestra y otras galaxias.

• neutral, lo que la convierte en una región H I;
• ionizado, o plasma que lo convierte en una región H II; o
• molecular (nubes moleculares).

Las nubes neutras e ionizadas también se denominan a veces nubes difusas.

Tipos principales y características

Regiones H I (hidrógeno neutro): son nubes donde el hidrógeno está en forma atómica y no ionizada. Su detección típica se hace mediante la línea de emisión de 21 cm (radio), producida por la transición hiperfina del átomo de hidrógeno. Su densidad es baja (del orden de 0,1 a 100 átomos cm⁻³) y las temperaturas pueden variar desde decenas hasta varios miles de kelvin. Su extensión puede abarcar decenas o cientos de parsecs en el disco galáctico.

Regiones H II (hidrógeno ionizado): son zonas de gas ionizado creadas por la intensa radiación ultravioleta de estrellas calientes (tipo O y B). Presentan líneas de emisión ópticas fuertes, como Hα, y contornos brillantes en imágenes de nebulosas de emisión (ejemplo clásico: la Nebulosa de Orión). Las densidades pueden ser más altas que en H I (de ~10 a 10⁴ cm⁻³) y las temperaturas típicas están en torno a 8 000–10 000 K.

Nubes moleculares: regiones frías y densas donde el hidrógeno existe predominantemente en forma de H₂. Son los lugares donde se forman las estrellas. Las nubes moleculares gigantes (GMC, por sus siglas en inglés) pueden contener millones de masas solares y medir decenas a cientos de parsecs. Temperaturas típicas: 10–30 K; densidades: 10²–10⁶ moléculas cm⁻³ en núcleos densos. Su observación se realiza principalmente en radio y milimétrico, usando trazadores como CO, que sirve para mapear la distribución del H₂.

Composición

Una nube interestelar está compuesta principalmente por:

• Hidrógeno (la mayor fracción): en forma atómica (H I), ionizada (H II) o molecular (H₂).
• Helio: segundo elemento más abundante, generalmente neutro o parcialmente ionizado.
• Elementos pesados (metales): como carbono, oxígeno, nitrógeno, silicio, hierro en trazas que forman moléculas y granos de polvo.
• Moléculas: además de H₂, existen CO, H₂O, NH₃, CH₃OH, y moléculas orgánicas más complejas en nubes densas.
• Polvo interestelar: partículas sólidas de silicato, grafito y compuestos de carbono, y hielos en regiones muy frías. El polvo absorbe y dispersa la luz estelar (extinción y enrojecimiento) y facilita la formación de moléculas en sus superficies.
• Radiación, campos magnéticos y rayos cósmicos: influyen en la física y química de las nubes, en la ionización parcial y en la estabilidad frente al colapso gravitatorio.

Propiedades físicas y escala

Las nubes interestelares cubren una amplia gama de escalas y condiciones:

• Tamaños: desde nubes oscuras pequeñas (parsecs o fracciones) hasta complejos gigantes que abarcan decenas o cientos de parsecs.
• Densidades: desde ~0,1 cm⁻³ en nubes muy difusas hasta >10⁶ cm⁻³ en núcleos preestelares.
• Temperaturas: desde ~10 K en nubes moleculares frías hasta 10⁴ K en regiones H II y millones de K en gas muy caliente de supernova (aunque este último ya no se considera típicamente "nube" densa).
• Masa: varía desde fracciones de masa solar en núcleos pequeños hasta millones de masas solares en nubes moleculares gigantes.

Formación y evolución

Las nubes se forman por acumulación y enfriamiento del gas galáctico, por compresión en ondas de choque (por ejemplo, frentes de supernova o ondas de densidad espiral), y por el aporte de material de estrellas envejecidas y supernovas. Dentro de las nubes moleculares, regiones suficientes densas pueden sufrir colapso gravitatorio (cuando se supera el criterio de Jeans), iniciando la formación estelar. La radiación y los vientos de las estrellas jóvenes masivas pueden posteriormente ionizar y dispersar la nube, cerrando ciclos de retroalimentación que regulan la formación estelar en una galaxia.

Observación y detección

Dependiendo de su estado, las nubes se detectan con diferentes técnicas:

• Radio 21 cm para H I (hidrógeno neutro).
• Líneas de radio y milimétricas, como las de CO y sus isótopos, para mapear H₂ y estudiar la dinámica de nubes moleculares.
• Emisión óptica e infrarroja para regiones H II y polvo calentado; líneas como Hα y [O III] revelan la ionización.
• Sombras en luz visible (nebulosas oscuras) y emisión térmica en infrarrojo para polvo frío y núcleos densos.

Importancia astronómica

Las nubes interestelares son las "fábricas" donde nacen las estrellas y los sistemas planetarios. Controlan el ciclo del gas en las galaxias, retienen la herencia química de generaciones estelares previas y actúan como sustrato para la química compleja que puede conducir a moléculas orgánicas. Estudiarlas permite entender la formación estelar, la estructura galáctica y la evolución química del universo.

Ejemplos conocidos

Algunos objetos representativos: la Nebulosa de Orión (región H II y formación estelar), la nube de Taurus (nube molecular cercana con formación de estrellas de baja masa), las estructuras de los Pilares de la Creación en la Nebulosa del Águila, y nebulosas oscuras como la Cabeza de Caballo o la Nebulosa del Caballo (regiones ricas en polvo y gas molecular).

En resumen, las nubes interestelares —ya sean H I, H II o nubes moleculares— son componentes fundamentales del medio interestelar, con gran diversidad física y química, y con un papel central en la dinámica y evolución de las galaxias.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es una nube interestelar?

P: ¿Cómo se forma una nube interestelar?

P: ¿De qué está hecha una nube interestelar?

P: ¿Cuáles son los diferentes tipos de nubes interestelares?

P: ¿Qué es una región H I?

P: ¿Qué es una región H II?

P: ¿Cómo se denominan también las nubes neutras e ionizadas?

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