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lunes 20 de noviembre de 2017 
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Imagen: Remanente de supernova en La Gran Nube de Magallanes N49 (Créditos: STScl/AURA).

LA ECOLOGIA DEL UNIVERSO

Por Mariano Ribas*

En el universo existe una ley de hierro, tan primigenia como fundamental: nada se tira, todo se recicla. Si así no fuera, ya casi no quedarían estrellas, y las galaxias no serían más que tristes reservorios de materia muerta, condenada a la oscuridad más profunda y al frío más pavoroso. Y si así no fuera, nosotros mismos no existiríamos. Al fin de cuentas, nuestra existencia, y la de todo el Sistema Solar, fue la consecuencia directa (y afortunada) de una serie de mecanismos de reciclado cósmico que vienen funcionando desde hace miles de millones de años, y que seguirán haciéndolo por muchos miles de millones de años más. Gracias a los notables progresos de la astronomía del siglo XX, los científicos han podido delinear con bastante precisión lo que podríamos llamar la "ecología" del universo: las estrellas nacen, viven y mueren; pero sus restos serán la materia prima para nuevas generaciones de estrellas. Es un mecanismo tan antiguo como fascinante, y sus comienzos se remontan, casi casi, al principio de los tiempos.

Las primeras estrellas

Hubo un día en que se encendieron las primeras estrellas. Y eso sólo pudo ocurrir cuando el universo comenzó a tomar forma. De hecho, sólo para que pudiesen aparecer los primeros átomos de hidrógeno (que son los ladrillos del cosmos), tuvieron que pasar unos 300 mil años desde el Big Bang, la gran explosión que dio origen a todo. Y sólo estamos hablando de átomos. Hicieron falta cientos de millones de años más para que la gravedad fuera haciendo su trabajo: de a poco, comenzaron a formarse gigantescas nubes de hidrógeno (y un poco de helio) que, por su propio peso, fueron compactándose más y más. Eran, ni más ni menos, que los embriones de las primeras galaxias. A su vez, en su interior, gigantescos remolinos de gases cada vez más densos iniciaron el proceso de formación de las estrellas. Cuando el reloj cósmico marcaba los primeros mil millones de años, el universo ya estaba repleto de jóvenes galaxias, convirtiéndose en un lugar no tan distinto a lo que es ahora, aunque mucho más chico, por cierto (porqué desde el Big Bang esta en constante expansión).

El nacimiento de las primeras estrellas fue un mecanismo lento, y no ha cambiado mucho desde entonces: todas las estrellas nacen a partir de nebulosas, masas gaseosas que se van contrayendo progresivamente por acción de la gravedad. En cierto momento, la presión y la temperatura en sus centros es tan enorme, que comienzan las fusiones nucleares: los átomos de hidrógeno se funden, creando helio, y un pequeño sobrante se emite en forma de luz y calor. La estrella se ha encendido, y seguirá brillando hasta que agote todo su combustible. Si bien es cierto que todas nacen más o menos del mismo modo, también lo es que, desde los primeros tiempos, hay estrellas que viven más y otras que viven menos. Y eso forma parte de la ecología del universo.


Imagen superior: Cúmulo globular en Sagitario PRC98-30. (Créditos: Space Telescope Science Institute).

Muertes estelares

La evolución estelar es una de las materias que los astrónomos mejor manejan. Y una de las claves de este conocimiento es la observación: el cielo es una verdadera galería de estrellas en distintos etapas de sus vidas. Es posible encontrar múltiples ejemplos de las nebulosas que les dan origen, e incluso ver estrellas que recién han salido del cascarón y todavía están rodeadas de sutiles halos gaseosos. En el otro extremo, también es posible observar distintas clases de cadáveres estelares. Y si a esto se le agregan los modelos teóricos que describen su funcionamiento interno con lujo de detalles, el resultado es una imagen muy acabada de la vida de las estrellas.

De entrada, una de las cosas más sorprendentes (y anti intuitivas) es que las estrellas más grandes son las que menos viven: "apenas" unas decenas de millones de años. Y esto se debe a que queman sus reservas de hidrogeno a un ritmo arrollador. Y luego, después de algunas etapas previas, donde van creando y quemando elementos cada vez mas pesados (helio, carbono, oxígeno, hasta llegar al hierro), terminan sus vidas de forma espectacular: explotan, arrojando al espacio la mayor parte de su masa a velocidades increíbles. Y eso es lo que se conoce como "supernova". En ese momento, el estallido de la estrella puede brillar mas que toda una galaxia.

Las supernovas y el reciclado

Pero en el universo todo se recicla: las supernovas "devuelven" al espacio casi todo el material de la estrella. Pero ya no se trata del mismo gas (casi todo hidrógeno) que le dio origen, sino de una mezcla mucho más rica, que contiene elementos más pesados: carbono, oxigeno, hierro y hasta uranio, los mismos que ella produjo en sus entrañas, o bien durante la explosión. Entonces, las supernovas son una especie de "procesadoras" de átomos, porque sólo ellas pueden fabricar esos elementos que no nacieron con el Big Bang. Por lo tanto, estas estrellas han estado enriqueciendo desde hace miles de millones de años el medio interestelar, aportando nuevos elementos que luego pasan a formar parte de las nebulosas que darán origen a nuevas estrellas. Pero esas nuevas estrellas ya no serán iguales que sus antecesoras, porque en su materia prima (nuevas nebulosas) habrá una mayor proporción de elementos pesados. Y como ya veremos, todo esto tiene mucho que ver con nosotros.

Vidas (y muertes) modestas

Las estrellas similares al Sol, o más chicas, son -y siempre lo han sido- cientos o miles de veces más abundantes que las gigantes. Y sin bien no son tan esplendorosas y energéticas, viven muchísimo tiempo más que las grandes: miles de millones de años. Lo que ocurre es que las estrellas chicas llevan vidas mucho más modestas, porque sus presiones y sus temperaturas son menores, y por lo tanto, queman el hidrógeno a una velocidad mucho menor. De todos modos, algún día también mueren: dentro de 6 o 7 mil millones de años el Sol por fin agotará todas las reservas de hidrógeno de su ardiente corazón. Y entonces, sufrirá una lenta metamorfosis que la convertirá en una gigante roja: mientras su núcleo comienza a quemar helio, sus capas externas comenzaran a enfriarse, y a alejarse del centro. Así, se hinchará progresivamente, abarcando la órbita de Mercurio, luego la de Venus y, finalmente, la de la Tierra. Cientos de millones de años mas tarde, todo lo que quedará de nuestra estrella será una enana blanca, un objeto ultradenso y relativamente chico (del tamaño de nuestro planeta) que se irá enfriando hasta apagarse definitivamente.

Reciclado II: nebulosas planetarias

Al igual que las estrellas gigantes, las estrellas más chicas también devuelven al espacio casi toda la materia que les dio origen, aunque no tan procesada. Así es: después de la etapa de gigante roja, las sucesivas capas de gas se van desconectando, van formando una enorme, tenue y colorida cáscara de gas en lenta expansión. Son las nebulosas planetarias, llamadas así porque los primeros astrónomos que las observaron, las encontraron bastante parecidas a la imagen de los discos de los planetas. Las nebulosas planetarias, al igual que las supernovas, forman parte del reciclado estelar: todo vuelve a su lugar, los gases vuelven a reforzar el stock de las enormes nebulosas que flotan dentro de las galaxias, y a partir de allí comienza la historia de una nueva familia de estrellas. Este proceso viene funcionando desde hace más de 12 mil millones de años, y al parecer, es de lo más eficiente: un reciente sondeo entre 145 estudiantes de astronomía de la Universidad de Harvard reveló que, según ellos, la eficiencia del reciclado estelar rondaría el 90%.


Imagen superior: Nebulosa planetaria NGC6751.(Créditos: Hubble Heritage).

Choques de galaxias

Hay otro mecanismo que participa en la fabricación de estrellas. Y es mucho más espectacular que el que puede desencadenar cualquier supernova: los choques de galaxias. En esas colisiones, que en realidad son fusiones, porque es casi imposible que sus estrellas choquen (debido al enorme vacío interestelar), las enormes nebulosas sufren tirones y remolinos que pueden desembocar en la formación masiva de estrellas: cientos de miles (o incluso millones) de nuevos soles pueden nacer de esta manera. Uno de los casos mejor estudiados es el de un par de galaxias ubicadas a unos 60 millones de años luz conocidas como "las Antenas". Y refleja, más o menos, lo misma que va a ocurrir dentro de unos 3 mil millones de años, cuando nuestra propia galaxia se lleve por delante a Andrómeda. Será un encuentro de dos pesos pesados. Y probablemente culminará con el nacimiento de una nueva supergalaxia, en medio de incontables alumbramientos estelares.

Las supernovas y el Sistema Solar

Ya es hora de volver a las supernovas, porque tienen mucho que ver con nosotros. Estas megaexplosiones estelares no sólo contribuyen a la ecología del cosmos devolviendo casi todo su material reciclado. También lo hacen mediante los efectos mismos de los estallidos: la tremenda onda de choque que generan, y la gran cantidad gaseosos de restos en expansión, barren todo el espacio circundante hasta una distancia de decenas de años luz. Y en su marcha, empujan todo lo que encuentren en el camino: así, comprimen a cualquier nebulosa moderadamente dispersa (donde todavía no han nacido estrellas) iniciando el camino de la evolución estelar. Por lo tanto, las supernovas son el final de una gran estrella, pero también son una sólida promesa de otras por venir. Muchas otras, porque según distintos modelos teóricos, la onda de choque generada en el estallido de una estrella de unas 10 masas solares podría barrer una cantidad de gas periférico equivalente a unas 8 mil masas solares.

"Hijos de las estrellas"

A la luz de todo esto, y teniendo en cuenta la relativamente alta cantidad de elementos pesados que forman parte de nuestro Sistema Solar (especialmente los planetas como la Tierra o Marte), muchos astrónomos sospechan que el nacimiento del Sol y el resto de nuestra familia planetaria fue desencadenado por la explosión de una supernova cercana. Ese antiguo estallido, que habría ocurrido hace unos 5 mil millones de años, no sólo habría ayudado a la contracción de una nebulosa primitiva, sino que también le habría aportado elementos pesados, como el hierro que forma el centro de la Tierra, o el calcio de nuestros huesos. Y también el carbono, el oxigeno y el nitrógeno. Esos átomos posibilitaron la aparición de la vida, y no nacieron con el Big Bang, sino que fueron forjados en el corazón de enormes estrellas que algún día explotaron. Bajo esta perspectiva, es muy fácil comprender aquella frase, bella y exquisitamente sintética, que el gran Carl Sagan inmortalizó: en el más profundo de los sentidos, "somos hijos de las estrellas".

**Lic. Mariano Ribas es Coordinador del Area de Astronomía del Planetario de la Ciudad de Buenos Aires Galileo Galilei. Licenciado en Ciencias de la Comunicación (Universidad de Buenos Aires). Astrónomo amateur desde 1985. Dueño de 3 telescopios y "fanático" de los cometas. Periodista científico. Ha publicado decenas de articulos en revistas locales, y desde hace 5 años es redactor de artículos científicos (mayormente de astronomía) en el diario Página 12. Hasta la fecha lleva publicados 146 artículos en este diario. Ha dictado cursos en diversas instituciones locales y actualmente da "Curso de Astronomia General" en el Planetario Galileo Galilei, con una asistencia de 160 personas.

comentarios o consultas dirigirse a: manoribas

 

 

 
 
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