Formación estelar o el misterio de las vacas magnéticas.

¿Qué podrían tener en común un grupo de vacas pastando y una joven estrella en sus primeras etapas? En 2008 la prestigiosa revista Nature publicó un curioso e interesante estudio sobre la magnetorrecepción de las vacas que, por extraño que parezca, podría ayudarnos a entender los intrincados mecanismos que dan lugar a la formación de las estrellas

Venus como exoplaneta

Telescopio Kepler y zona en el cielo que observa
El Telescopio Espacial Kepler ha resultado ser –hasta el momento– el instrumento más fructífero dedicado la caza de exoplanetas. Kepler observa simultáneamente cerca de 150 mil estrellas con la intención de detectar pequeñísimas variaciones en su luz, producto de los periódicos «mini-eclipses» del exoplaneta en su estrella.

Los últimos hallazgos de Kepler sin duda son muy interesantes y alentadores. Por ejemplo, el exoplaneta Kepler 22b, una «super Tierra» de 2.4 veces la masa terrestre y una distancia a su estrella tal que muy probablemente le permite mantener agua liquida –si es que la tiene–, es un fuerte candidato a ser habitable. Después, los casos de Kepler 20e y 20f, dos exoplanetas en el mismo sistema, probablemente rocosos, con tamaños parecidos a Venus y la Tierra respectivamente, pero con órbitas muy cercanas a su estrella. Sus temperaturas superficiales, por lo tanto, no son nada benévolas para albergar vida.

Un estudio reciente –además de revelador y fascinante– hecho con los resultados conjuntos de Kepler y otros telescopios muestra que los planetas en otras estrellas son el común denominador, más que algo raro y extraordinario: muy probablemente una de cada 2 estrellas como el Sol tienen al menos un planeta (solo en nuestra Galaxia existen varias decenas de millones de estrellas como el Sol).

Sin embargo, hasta el momento no tenemos evidencia de que los exoplanetas encontrados tengan organismos vivos como los conocemos en la Tierra. De hecho, no conocemos la densidad de muchos y por lo tanto no sabemos si están formados en su mayoría por tierra firme o grandes masas de agua líquida. Aún más, desconocemos totalmente la composición atmosférica de estos cuerpos -si es que la tienen. Entonces, ¿cómo investigar las posibles atmósferas en exoplanetas? ¿Contra que comparar los resultados? Una vía importante para responder estas preguntas podría venir este año –y no exactamente del embuste del «fin del mundo».

Tránsito de Venus.

Entre el 5 y 6 de junio Venus atravesará el disco solar, es decir, transitará frente al Sol visto desde la Tierra. Este evento dará a los astrónomos la oportunidad de apuntar sus instrumentos hacia nuestro planeta vecino y estudiar su atmósfera. Mientras se da el tránsito, la luz del Sol atravesará la atmósfera venusina y muchos de sus componentes podrán ser detectados por espectrógrafos. Los datos obtenidos servirán para compararlos con atmósferas en exoplanetas y determinar qué tan similares o diferentes son.

Por supuesto, la investigación sobre Venus lleva ya muchos años, pero el fenómeno de tránsito posibilita observarlo de manera similar a como se hace con los exoplanetas. En efecto, si hay una manera de simular cómo se ve la atmósfera de un exoplaneta al pasar frente a su estrella, es mediante los tránsitos aquí en el sistema solar, y el de Venus será importantísimo.

Así que, mientras los astrónomos preparan sus instrumentos, ustedes apunten en la agenda 5 y 6 de junio, porque de otra manera estarán obligados a esperar hasta los años 2117 y 2125 cuando se den nuevamente sendos tránsitos de Venus (el primero será por la tarde y el segundo al mediodía… por si a alguien le interesaba saber).

Nota: Las medidas de seguridad para disfrutar del tránsito son indispensables.  Una sobreexposición a los rayos solares puede traer graves consecuencias para la vista. Observar el Sol a través de un telescopio, sin filtros adecuados, podría llevar a la ceguera permanente.

Receta para crear galaxias

Esquema de la Vía Láctea.
Uno de los problemas más importantes de la astronomía actual radica en entender cómo se forman y evolucionan las galaxias. Para empezar, las galaxias son estructuras enormes, compuestas por miles de millones de estrellas, gas y polvo. Además, muestran una variedad de formas que se pueden clasificar como espirales, elípticas o irregulares dependiendo de sus características predominantes. Algunas galaxias tienen una especie de barra en su parte central, barra que también está formada por estrellas, polvo y gas. Nuestra Galaxia, la Vía Láctea, es una espiral con dos brazos principales, mas varios brazos menores y tiene en su centro una barra que podría medir hasta 18 mil años luz.

Ahora, ¿porqué es tan difícil entender cómo se formaron y cómo evolucionan? Bueno, el principal problema es que a lo largo de la vida de las galaxias ocurren muchos cambios dentro y fuera de ellas y esos cambios alteran considerablemente su presente y futuro. Entre los involucrados están la formación y muerte de las estrellas, los vientos estelares, las explosiones de supernova, los movimientos turbulentos del gas, la fuerza de gravedad entre estrellas y nubes de gas, los choques con otras galaxias y, por si faltara algo, la materia oscura, que no sabemos qué es, pero actúa gravitacionalmente, jalando por aquí y por allá todo lo demás. Estos son algunos de los factores que influyen en la «receta física» que intenta explicar la evolución de las galaxias.

Una de las partes científicas más interesantes en este campo es la que se hace con simulaciones computacionales, que intenta recrear el pasado, confirmar las observaciones y predecir lo que va a pasar en la vida de las galaxias. Sin embargo, estas simulaciones no son nada sencillas y requieren, por un lado, de modelos físicos adecuados (con condiciones iniciales adecuadas), y por otro, de las más avanzadas máquinas disponibles.

Vía Láctea desde el desierto de Atacama, Chile. Foto de Ramiro Franco H.

Como ejemplo, supongamos una simulación de la Vía Láctea, que es la galaxia más conocida y estudiada. Esta simulación deberá involucrar muchas variables: masa observada de gas y estrellas, masa de materia oscura, tasa a la que nacen las estrellas, tamaño de cada parte de la galaxia (brazos, barra, centro y sus envolventes de gas y estrellas), momento angular y velocidades de rotación, distribución de material en brazos y barra, interacciones o choques con otras galaxias y poco más; toda una lista de ingredientes. Una vez que establecemos estos, hay que dejarlos actuar bajo ecuaciones matemáticas y programas de cómputo. Enseguida, las computadoras resuelven esas ecuaciones y entregan –si tenemos un poco de suerte e hicimos bien las cosas– resultados lógicos y sensatos.

Como podemos ver, la «receta para crear galaxias» es complicada, pero muy interesante. Y lo mejor, nos ayuda a tener una mejor idea de cómo se originó, cómo se comporta y cuál será el futuro de nuestra Galaxia, esa que por las noches atraviesa el cielo y que los griegos creían un camino de leche.

El polvoriento cinturón de Orión

Polvo y gas son los principales trazadores que nos indican donde se forman estrellas. Sin embargo, el estudio de estos dos ingredientes se hace muy difícil si únicamente usamos observaciones con telescopios tradicionales, sensibles en la parte óptica del espectro.

Es aquí donde entran en escena los radiotelescopios: una antena o conjunto de ellas observando «luz» en las partes centimétricas, milimétricas y submilimétricas del espectro electromagnético.

Precisamente, la antena APEX, en el desierto chileno, acaba de mapear, a longitudes de onda submilimétricas, la zona de Messier 78 (M78), una región llena de gas, polvo y con un resplandeciente color blanco-azul debido a la luz dispersada proveniente de las estrellas. Es lo que llamamos una nebulosa de reflexión.

M78-and-M42
Región central de Orión. Abajo tenemos la Gran Nebulosa de Orión y arriba la nebulosa de reflexión M78. (Wikisky)

Lo que APEX encontró fue que una serie de filamentos oscuros, asociados a M78, contienen grumos de gas y polvo donde están por nacer más estrellas. Varios de estos grumos ya tienen actividad estelar y muestran los llamamos flujos moleculares, esto es, gas arrojado casi perpendicularmente a discos de acreción, desde los polos por las jóvenes estrellas.

Es curioso notar que a pesar de que muchos de estos grumos ya están formando estrellas, el polvo a su alrededor, detectado por APEX, apenas alcanza la temperatura de unos -250ºC. Por cierto, la nebulosa M78 es perfectamente visible con un telescopio pequeño o unos binoculares, en condiciones de oscuridad adecuadas. Además, es muy fácil de encontrar: justo arriba de Alnitak, la estrella más al sur del cinturón de Orión (ver mapa).

Crónica de una muerte anunciada

Desde hace un par de años «la onda» en astronomía son los exoplanetas: planetas orbitando otras estrellas, la gran mayoría de ellas a varios cientos de años luz de distancia (otros temas como materia y energía oscura, brotes de rayos gama y agujeros negros también se mantienen en el top 10 de los investigadores desde hace varios años). Este «boom» y gran interés se debe principalmente a los extraordinarios y fructíferos resultados de dos telescopios espaciales: COROT y Kepler.

El primero, mayoritariamente europeo, ha arrojado resultados de una veintena de nuevos exoplanetas. Kepler, en su mayoría estadounidense, ha sido mucho más productivo y al momento de publicar esta entrada contaba ya con 61 exoplanetas y ¡más de 2300 candidatos! Pero tranquilos… eso no significa –ni por mucho– que estemos ante planetas habitados o esas cosas. Es más, la gran mayoría de los exoplanetas encontrados son en realidad tan gigantes y gaseosos como Júpiter y tan amistosos para la vida como un horno de microondas encendido. Y por si esto fuera poco, ahora habría que añadir un pequeño detalle: la posibilidad de que el exoplaneta sea tragado por su estrella madre y destruido en un breve espacio de tiempo. ¿Dramático? Sí. ¿Interesante? ¡Por supuesto! ¿Observable? mmmmm…

Resulta que un grupo de investigadores de la Universidad de Princeton estudiaron de manera teórica los detalles y la posibilidad de observar los momentos justos en que exoplanetas caen en su estrella central. Para hacer esto, utilizaron los resultados dados hasta ahora por Kepler, como radio de la estrella, masas de esta y el exoplaneta, separación entre los objetos y algunos parámetros relacionados con efectos de marea. De hecho es este último fenómeno el responsable de que la fusión se dé. Déjenme explicarlo: a lo largo de su vida, los exoplanetas podrían verse afectados por fuerzas gravitaciones tanto de su estrella como de otros exoplanetas vecinos; a estas fuerzas les llamamos de marea, porqué precisamente son las responsables de las mareas en lagos y océanos. Los intensos jalones hacia un lado y hacia el otro pueden provocar que en un momento dado la órbita del exoplaneta deje de ser estable y comience a migrar hacia su estrella, es decir, comienza a acercarse a ella.

Ahora bien, dependiendo de si el exoplaneta es casi igual, algo más o mucho más denso que su estrella, es el tipo de muerte que tendrá. Los que tienen densidades comparables a su estrella –casi como bolas gigantescas de gas–, «espiralean» lento, mientras poco a poco pierden toda su masa. Los exoplanetas que son un poco más densos que su estrella permanecen casi íntegros hasta alcanzar la superficie estelar donde en cuestión de horas son destruidos, convertidos en ceniza y tragados por la estrella. Finalmente, los mucho más densos permanecen completos aún por debajo de la superficie estelar, allí son destruidos por las temperaturas de cientos de miles o millones de grados y también terminan por ser tragados.

Pero, ¿qué es lo que esperaríamos ver o detectar desde la Tierra cuando esto pase? y ¿cuál es la probabilidad de que sucedan? Los cálculos realizados por el grupo de Princeton muestran que los casos más violentos podrían generar suficiente emisión de luz en forma de rayos X, rayos ultravioleta y luz visible, de manera que sí es posible detectarlos. En cuanto a la probabilidad… Bueno, tomando como referencia los datos de Kepler y tomando en cuenta que solo hemos observado el ¡0.001% de las estrellas con tránsitos en nuestra Galaxia!, el modelo predice entre 1 y 10 eventos de fusión por año. Sin embargo, dada la gran cantidad de gas y polvo en el disco de nuestra galaxia, es muy factible que el número de detectables baje considerablemente, por lo que los mismos autores sugieren que la búsqueda se haga en otras galaxias como en M31, la galaxia de Andromeda.

Al final, la moraleja es: ¡apunten sus instrumentos hacia el cielo que en cualquier momento observaran la destrucción de otros mundos! ¿Dramático? Sí. ¿Interesante? ¡Por supuesto! ¿Observable? También. ¿A poco no esto es más cautivador (y real) que las estafas y charlatanerías de Maussan?

Pulsares:
  1. ¿Estará un mayor impulso a la ciencia básica y la tecnología en la cabeza de los presidenciables?
  2. Ahora las dos principales televisoras rellenan con basura pseudocientífica lo que la basura normal ya no es capaz de vender… incluyendo los spots políticos.‏

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