Subido el 29 de Diciembre de 2016

Título del libro: Cosmos (continuación)

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Capítulo 8; ¡Se hizo la Luz!

Bueno, basta ya de historia. Hablemos del espacio una vez más. ¡Hablemos de la luz! Al parecer nada puede viajar más rápido que ella. Pero aun asi, tiene un límite. En el vacío del espacio la luz viaja a trescientos millones de metros por segundo—ni más ni menos—pero este límite de velocidad tiene sus ventajas. Es más, es gracias a este límite que podemos calcular la distancia a la que están las estrellas. Uno de los métodos para calcular esto es mediante la observación de eventos llamados “Velas Estándar”. Estos son explosiones muy precisas y repetitivas que ocurren en ciertas estrellas y que emiten la misma cantidad de luz cada vez, y podemos calcular su distancia si comparamos su luminiscencia al explotar (que ya la sabemos) con la luminiscencia que se observa desde la Tierra.

Y no solo la distancia, también podemos detectar si se están acercando o alejando de nosotros. Esto es detectado gracias a dos fenómenos llamados “corrimiento al azul” y “corrimiento al rojo”. Objetos con un corrimiento al azul se están acercando mientras que objetos con un corrimiento al rojo se alejan de nosotros. Lo curioso es que hemos descubierto que todos los objetos al límite de nuestro universo visible tienen un corrimiento al rojo, osea alejándose de nosotros. ¡Y no a una velocidad constante, sino que cada vez mas rapido! Lo que quiere decir que el universo se está expandiendo más y más rápido a medida que el tiempo transcurre.

Otra cosa curiosa de la luz y el espacio, es que para la hora en que la luz de las estrellas llega a la Tierra, ya ha estado viajando por varios años. Entonces cuando vemos la explosión de una supernova desde la Tierra, este evento probablemente sucedió hace cientos de años—pero su luz apenas nos llega.

Uno de los ejemplos más extraños de esta dependencia del tiempo y la velocidad de la luz se llaman “cuásares”, y son unos de los objetos más viejos del universo. Lo más probable es que estos cuásares ya no existan, o que se hayan transformado en alguna otra cosa. Porque han pasado miles de millones de años desde que su luz fue emitida, y a este punto ya debieron haber cambiado de estado—tal vez convirtiéndose en galaxias o en algo que ni siquiera hemos visto—y lo que vemos desde aqui son apenas fantasmas de algo que ya no existe. De hecho, una hipótesis es que estos cuásares son lo que las galaxias solían ser en su infancia. ¡El cuásar más cercano a nosotros está a 2 mil 300 millones de años luz! Entonces lo que observamos es luz que ha estado viajando por el espacio desde que la vida en la Tierra era apenas unicellular—y no se agruparía para formar organismos multicelulares por otros 1700 millones de años.

Lo más probable es que nunca visitaremos un cuásar, no solo porque están extremadamente lejos, sino también porque para la hora en que lleguemos, estos ya no existirán. Sin embargo, si existe la esperanza de que los humanos (o lo que sea que nos llamemos en un par de millones de años) visitemos otras estrellas en nuestra galaxia. Después de todo, como verán en el próximo capítulo, el Sol no vivirá por siempre—y sería una buena idea salir de aquí antes de su muerte.

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Capítulo 9: Allá afuera...

La observación de los límites extremos es una excelente forma de entender fenómenos naturales. La materia es uno de estos fenómenos, y hemos mirado a sus extremos desde antes de la era común. Por el lado de lo extremadamente pequeño, la definición del átomo de Demócrito nos hizo reflexionar en ello. Y con el avance de nuestra tecnología nos dimos cuenta que estas partículas inimaginablemente pequeñas, están compuestas de partículas aún más pequeñas. Ernest Rutherford descubrió el núcleo en 1909 cuando le estaba disparando partículas radioactivas a una lamina de oro, y desde entonces hemos descubierto docenas de partículas que forman el núcleo.

Por el otro lado, en el límite de lo extremadamente grande, también hemos hecho muchísimos descubrimientos. La observación de las estrellas nos ha dado pistas de cómo es que la materia se construye y se transforma. Y lo interesante es que históricamente en estos dos límites de la materia se han hecho varios descubrimientos casi que en paralelo. El helio por ejemplo, fue detectado en el Sol un par de años antes de que se descubriera en la Tierra, por eso se le llamó helio en nombre del dios del Sol, Helios.

Mirando a las estrellas también hemos descubierto y entendido sus ciclos de vida. Dentro de ellas, la gravedad produce tanta presión que a los átomos no les queda de otra que fusionarse—y formar un átomo más grande. Este proceso se llama fusión nuclear, y libera una cantidad tremenda de energía en forma de calor y luz. Esa luz es la que sostiene la vida en la Tierra. Las estrellas son máquinas de fusión—y al parecer también son (indirectamente) maquinas de vida.

Una estrella relativamente pequeña como nuestro Sol, fusiona átomos de hidrógeno para formar helio. Pero su reserva de hidrógeno no es infinita, y en un par de miles de millones de años, al Sol se le empezará a acabar su gasolina. Cuando esto suceda, se desenvolverá una serie de eventos y el Sol entrara en una larga agonía. El primero de estos eventos será la emigración de la reacción nuclear hacia la superficie. Cuando llegue a la superficie, todo se detendrá momentáneamente. Luego la gravedad halará los restos (hechos casi completamente de helio) de vuelta al centro y una nueva reacción nuclear comenzará—pero esta vez fusión de helio en vez de hidrógeno. Estrellas más grandes pueden llegar a hacer este “incremento” (de fusionar el siguiente elemento) más de una vez, pero el Sol solo llegará a hacerlo una vez.

La fusión de helio en este Sol moribundo durará por milenios, pero todo este tiempo el Sol tendrá una diferencia significativa entre la temperatura extrema de su centro y la temperatura menor de la superficie rojiza. Esta diferencia de temperatura inflará al Sol como un globo hasta consumir las órbitas de Mercurio y Venus, y probablemente la Tierra. Una estrella en este estado es denominada ‘gigante roja’ y es muy inestable.

Este Sol gigantesco y rojo colapsará gradualmente a través de una serie de contracciones—en las cuales millones de toneladas de ceniza solar se dispersaran a su alrededor. Cada contracción exprimirá a este gigante haciéndolo más pequeño y le sacará las cenizas produciendo una nube de cenizas llamada nebulosa planetaria. Cuando suficientes cenizas se hayan derramado, la ‘gigante roja’ será más bien como una ‘enana roja’—y se caracteriza por su gran nebulosa planetaria.

Hacia el final de esta vida de ‘enana roja’, llegará un punto en que ya no habrá la masa suficiente para mantener la reacción nuclear—y simplemente se detendrá. El Sol se tornará blanco y se enfriará poco a poco por miles de millones de años. Las estrellas en esta etapa se llaman ‘enanas blancas’, y se caracterizan por su color y su nebulosa planetaria. Finalmente, una vez se enfríe (aunque esto toma muchísimo tiempo) se convertirá en una triste y difunta ‘enana negra’.

En una de las imágenes anteriores mencionamos estrellas binarias. Un sistema binario en astronomía quiere decir dos objetos que orbitan mutuamente alrededor de un centro de masas común. Pueden ser dos estrellas, dos hoyos negros, dos asteroides—cualquier cosa, siempre y cuando sean relativamente estables y sus tamaños similares. Y hablando de estrellas moribundas, estrellas binarias tienen un destino muy distinto al de nuestro solitario Sol.

Como se pueden imaginar, es muy probable que UNA de estas dos estrellas se transforme en una enana blanca antes que la otra. Y una enana blanca al lado de una gigante roja agonizan de una forma peculiar. En el momento en que la gigante roja empieza a sufrir contracciones (tal como nuestro Sol moribundo), su nebulosa planetaria es atraída por la gravedad de la enana blanca. Lo cual produce una serie de explosiones llamadas Novas.

Carl no especificó qué sucede después pero asumo que una vez la materia encuentre un balance, ambas se convertirán en enanas blancas y poco a poco se enfriarán hasta convertirse en enanas negras. Aunque buscando en línea encontré a alguien diciendo que “cuando las enanas blancas llegan al límite Chandrasekhar de 1.4 masas solares, explotan, se aniquilan completamente, nada queda”.²

Bueno, ¿y las estrellas mucho más grandes que el Sol que? Pues estas tienen una muerte diferente también. Cuando la reacción nuclear se detiene (en algunos casos fusión de silicio, el cual es el tercer ‘incremento’), estas estrellas gigantes se contraen hasta el punto que casi no existe espacio entre los núcleos atómicos. En ese momento explotan violentamente en uno de los eventos más magníficos del universo, conocidos como supernovas. Una supernova también es una reacción de fusión nuclear, pero suceden en cuestión de segundos y libera un montón de elementos pesados al espacio. Por un breve momento, estas estrellas se vuelven más brillantes que la galaxia entera en la que viven.

Una nebulosa enorme es el resultado de esta explosión, y un depósito de neutrones justo en el centro al que se le llama “estrella de neutrones”. Si nos ponemos a pensar el resultado es parecido al de una enana blanca, pero en las supernovas la nebulosa es muchísimo más grande, y la estrella más pequeña.

Las estrellas de neutrones suelen rotar rápidamente, produciendo unos de los campos magnéticos más fuertes que hemos detectado—aunque no producen mucha luz. En la mayoría de los casos son tan grandes como una ciudad pequeña, pero cada cucharada de su masa pesa tanto como cordilleras enteras en la Tierra.

La nebulosa de una supernova contiene muchos elementos pesados que surgen durante la explosión, y lo más probable es que así fue como se formó el oro, el hierro, la plata, y mejor dicho todos los elementos que encontramos en la Tierra hoy en dia—formados en cuestión de segundos. Algunos lugares en estas nebulosas gigantes poseen la masa suficiente para combinarse y formar estrellas más pequeñas como nuestro Sol. Entonces, de cierta forma, la muerte de una estrella gigante da vida a estrellas más pequeñas y más estables—a veces con sistemas solares como el nuestro. Por eso Carl solía decir que nosotros “estamos hechos de polvo de estrellas”.

Y finalmente, estrellas aún más grandes que las que producen supernovas, tienen un destino mucho más alucinante y misterioso. En vez de dejar una estrella de neutrones en su centro, dejan un hoyo negro. Objetos tan densos y con una gravedad tan fuerte que nisiquiera la luz puede escapar de ellos. Estas exposiciones se llaman hipernovas, y explotan de una forma muy rara como se puede ver en esta animación de la NASA.

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