Somos polvo de estrellas. La nebulosa del cangrejo.

EMPECEMOS POR UNA BREVE EXPLICACIÓN DE QUÉ ES UNA ESTRELLA.

Pocas cosas hay en la naturaleza tan traumáticas y espectaculares pero tan necesarias para la vida como la muerte de algunas estrellas súper masivas.

Agotado su combustible nuclear, la estrella colapsa sobre sí misma, provocando una serie de reacciones nucleares que terminan con la muerte de la estrella, cuando ésta expulsa al espacio todos los materiales que se han ido formando en su interior, a lo largo de su vida. El término supernova nos sirve para denominar esas estrellas “nuevas” superbrillantes que aparecen de repente en nuestro cielo, permaneciendo durante días, semanas e incluso meses, antes de que su brillo decaiga y desaparezcan, quedando únicamente su remanente y, en ciertas ocasiones, un núcleo súper masivo de neutrones.

Y ese remanente no es ni más ni menos que la semilla de la vida, de nuevos soles, de nuevos planetas. Porque entre los restos de la explosión se encuentran todos los átomos que conocemos. Átomos que luego se agruparán formando moléculas, materia, rocas y los ladrillos de los que, posteriormente, surgió la vida en nuestro planeta y, ¿por qué no? en otros planetas.

Hoy en día sabemos mucho acerca de las estrellas. Entendemos con bastante precisión cómo se forman, de dónde obtienen su energía, por qué brillan, cuándo mueren y cómo mueren. Esto no ha sido siempre así.

PERO, ¿QUÉ ES UNA ESTRELLA?

Simplificándolo mucho, una estrella no es más que una inmensa bola de gas. En concreto, de Hidrógeno, el elemento más simple de la naturaleza. Una estrella está en equilibrio porque su inmensa masa hace que colapse hacia sí misma, apretando esos núcleos de Hidrógeno o protones, y la unión de los protones en su núcleo hace que la estrella explote, liberando energía. Mientras existan esas reacciones nucleares (las mismas que puede provocar el ser humano con sus bombas de hidrógeno), la estrella permanecerá en equilibro.

Los protones tienen carga positiva y tienden a repelerse. Pero en el interior de las estrellas se encuentran tan apretados (hay mucha presión y temperatura), que no pueden evitar chocar. En ese momento, la fuerza electromagnética es vencida por lo que los físicos denominamos Fuerza Fuerte, que mantiene unidos los protones y los neutrones formando átomos más complejos. En una estrella típica, los protones se unen para formar el siguiente elemento en la tabla periódica: el Helio, formado por 2 protones y dos neutrones. Es un elemento raro en la Tierra y se descubrió en el Sol antes que en nuestro planeta. De ahí su nombre, del griego Helios, el dios del Sol.

Sin embargo, la masa de la suma de los protones que se unen para formar Helio es menor que la masa total del Helio. ¿Qué ocurre? ¿No se cumplen las leyes de la física en el interior de las estrellas? Lo que sucede es imposible de entender si uno nace antes que Albert Einstein, pero hoy en día es muy fácil de explicar. La masa que nos falta, en realidad se ha convertido en energía. El físico alemán Albert Einstein (1879-1955) descubrió que masa y energía son equivalentes mientras formulaba su Teoría de la Relatividad. De hecho, permitidme que, por una vez, escriba una ecuación matemática de una belleza sin par:

E=mc2

Esta ecuación nos dice que la energía E es igual a la masa m por el cuadrado de una constante c; esa constante c es la velocidad de la luz, aproximadamente 300000 km/s. Es decir, que una masa muy pequeña, como pueda ser la de un protón, equivale a una energía muy grande, dado que el factor numérico por el que se multiplica a la masa es un número muy grande. Y esa energía es la que liberan las estrellas, la que emite nuestro Sol y nos da la vida.

Cuando se agota el Hidrógeno, la estrella colapsa hasta que la presión y la temperatura aumentan lo suficiente como para que el Helio se fusione consigo mismo; el ciclo se va repitiendo y la estrella acaba generando Carbono, Oxigeno, Nitrógeno, Silicio, Hierro… Como veis, las estrellas son fábricas de átomos. Cuando la estrella explota, se generan átomos todavía más pesados, como el Oro, la Plata, el Uranio… elementos que abundan en nuestro planeta. Y abundan, porque el Sol es una estrella de segunda o tercera generación: es decir, nació de los restos de las explosiones de otras estrellas, junto con los materiales que forman nuestro planeta, el resto de planetas, los asteroides, los cometas, el polvo interestelar y nosotros mismos.

¿DÓNDE ESTAMOS NOSOTROS?

Basta echar un ojo al cielo nocturno en una noche de verano, lejos de la luz de las ciudades, para maravillarnos ante el espectáculo que se nos ofrece. Además de las estrellas normales, vecinas nuestras y que forman las constelaciones, podremos apreciar un reguero de estrellas muy juntas y apelotonadas que atraviesa el firmamento. Forman una especie de mancha alargada o camino que comienza en la constelación de Andrómeda y termina en el horizonte, en la constelación de Sagitario. Hablo de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, Galaxia o Camino de Santiago.

Nuestro Sol es una estrella de arrabales. Se sitúa en las afueras de la Galaxia, en uno de los brazos que forman la espiral. En esa mirada al cielo de verano, lo que nuestros ojos ven cuando se detienen a contemplar el Camino de Santiago  no es otra cosa que la Galaxia vista de canto. El núcleo, por perspectiva, lo situamos en la constelación de Sagitario. Es un núcleo muy brillante con forma de bulbo, formado por miles de millones de estrellas. Pero no podemos verlo. El polvo interestelar nos lo impide. Ese mismo polvo formado por los restos de explosiones de estrellas, lleno de moléculas orgánicas simples es el que permite que haya noches en nuestro planeta; sin él, el centro de nuestra galaxia brillaría ante nuestros ojos como otro sol y la oscuridad no existiría, ni podríamos ver el resto de nuestras estrellas vecinas que forman las constelaciones.

El polvo interestelar, además de impedirnos contemplar el espectacular centro de nuestra galaxia, también nos impide ver las estrellas de nuestra propia galaxia que están al otro lado del mismo. Si os fijáis en el dibujo, no hemos puesto nombre a los otros brazos.

HAY SUPERNOVAS EN NUESTRA GALAXIA, PERO TAMBIÉN EN OTRAS

Debido al polvo, únicamente podemos detectar las explosiones de supernovas que están de nuestro lado, cerca del brazo de la galaxia donde se ubica el Sol. Pero supernovas hay en todo tipo de galaxias, no sólo en la nuestra. Ya que la composición y la física que gobierna las estrellas es la misma en todas las galaxias.

Entre el año 100 y la actualidad, tenemos una decena de explosiones registradas. La última que tuvo lugar en nuestra Galaxia y que ha sido visible desde la tierra la registró el astrónomo Johanes Kepler en el año 1604. Seguramente ha habido más explosiones en nuestro Camino de Santiago, pero ocurrieron al otro lado de ese polvo interestelar y no hemos podido dar cuenta de ellas.

Pero el hecho de que nuestros ancestros registraran estas explosiones, nos permite hoy, con nuestra tecnología, entender mejor qué ocurrió y poder contemplar y analizar hoy en día los restos de aquellas explosiones.

LA NEBULOSA DEL CANGREJO.

Hace casi mil años, el 4 de junio de 1054, los astrónomos chinos y árabes registraron la aparición de una nueva estrella en la constelación de Tauro. Alcanzó tal luminosidad, que podía contemplarse perfectamente durante el día: ni siquiera el brillo de nuestro Sol era capaz de mitigar aquella explosión de luz. Pero, sin duda, su espectacularidad era mayor por la noche, ya que permitía leer sin necesidad de utilizar ningún tipo de bujía, vela o candil.

También los indios Anasazzi dejaron muestras de la aparición de aquella nueva estrella en sus petroglifos, en los cañones de Nuevo México. Estos petroglifos, datados con carbono catorce, demostraron tener una antigüedad de unos 11 siglos, coincidiendo con los registros chinos y árabes. Echamos de menos, sin embargo, un registro europeo. Pero el viejo continente se encontraba sumido en los años oscuros de la Edad Media, que tanto daño hicieron al avance de la ciencia en la vieja Europa.

Chinos, Árabes, indios Anasazzi… Lo que causó su asombró fue la aparición en el cielo de lo que hoy llamaríamos supernovas.

Aquel día, en la constelación de Tauro, surgió una nueva estrella para nosotros, aunque en realidad la estrella acababa de morir. O mejor dicho, había muerto hacía mucho tiempo, y aquella explosión de luz acaba de llegar a los ojos de unos asustados seres humanos, que aún no comprendían bien el mundo en el que vivían.

Años más tarde, en 1758, Charles Messier intentaba catalogar cometas. Para diferenciar los verdaderos cometas de otras manchas que aparecían en su pequeño telescopio, decidió realizar un catálogo que hoy en día lleva su nombre. En él, clasificó nebulosas, galaxias, cúmulos de estrellas.

Al primer objeto nebular de los 110 que catalogó, le puso el nombre de Nebulosa del Cangrejo. No sabía todo lo que sabemos hoy de esa nebulosa del Cangrejo:

1) Que se expande a un ritmo de 1100 km/s

2) Que abarca de punta a punta unos 11 años luz.

3) Que tiene una antigüedad de 1000 años

4) Que se encuentra a 6000 años luz de distancia de la Tierra.

En efecto, el punto 3 nos daba la pista junto con su ubicación en la constelación de Tauro: se trata de los restos de la explosión de aquella supernova de 1054.

Si el remanente de la explosión que veis en la foto os parece espectacular, no lo es menos lo que queda de la estrella. Se trata de un pulsar, el núcleo de la estrella formado por una sopa muy densa de neutrones, con un tamaño de alrededor de 30 km de diámetro, no más grande que una ciudad pequeña. La densidad es tan grande que una cucharadita de este núcleo pesaría lo mismo que varias montañas juntas de la Tierra. El pulsar gira sobre sí mismo unas 30 veces por segundo y su inmenso campo magnético provoca que las partículas que están alrededor emitan luz en forma de pulsos al entrar en contacto con ese campo magnético. Hemos medido esos pulsos y sabemos que se repiten cada 0.033099324 segundos. Es tan exacto que nos permitiría medir el tiempo como si de un reloj atómico se tratara. Hoy en día sabemos que el periodo decrece a un ritmo de 0.0012 segundos por siglo. El reloj atrasa. Muy poco, pero atrasa.

Amigos, aquí os dejo el audio del programa del pasado 2 de octubre de 2010. Disfrutadlo y recordad: el ser humano no es más que el Universo conociéndose a sí mismo.


7 Comentarios

  1. Jorge octubre 13, 2010 8:32 am 

    Un poco simplificado, creo que deberías darle algo más de profundidad. Como decía Carl Sagan, el público es inteligente y quiere desafíos.
    Ya sabes que el ciclo del helio o carbono-nitrógeno-oxígeno (¿por qué pones los nombres de los elementos en mayúsculas?) es algo más complejo y que el hierro es el último elemento al que se puede llegar con fusión nuclear generando energía (a partir de aquí se consume) por eso sólo pueden aparecer elementos más pesados en otro tipo de reacciones como las explosiones de supernova.
    De todas formas, enhorabuena por el blog. No es fácil sintetizar en una entrada la vida de las estrellas… uno de los libros de José Luis Comellas está dedicado íntegramente a eso y todavía le quedan interrogantes abiertos.

  2. admin octubre 13, 2010 9:01 am 

    Muchas gracias por tus comentarios, Jorge. Sí, es difícil sintetizar la vida de las estrellas en un libro. En un post, ni te cuento. De ahí la lentitud con la que voy publicando: hay muchas horas dándole vueltas a las cosas y cómo contarlas. Por cierto, el libro “Astronomía”, de José Luis Comellas, fue el primer libro que me leí cuando era un crío. Me enganchó tanto que me dije a mí mismo que tendría que hacer lo que fuera por entenderlo algún día.
    Puse los nombres en mayúsculas por darles un poco de protagonismo extra: licencia de escritor ;-) . Y, efectivamente, como bien dices, el último elemento que se forma por fusión es el hierro. A partir de ahí, o supernova o agujero negro. Tampoco he hablado de los neutrinos: pensé que sería complicarlo todo un poco más.
    Un abrazo y muchas gracias por intervenir.

  3. Yashi que si octubre 13, 2010 8:52 pm 

    Ufff, muchas conclusiones se podrían sacar, entre ellas y como bien has comentado, ¿por qué no puede haber vida en otros planetas?, al final, todas las galaxias se forman igual…
    Es una pena que tengamos a este mundo tan contaminado de luz que nos perdemos algo tan increible que está tan lejos, y sin embargo parezca que estirando la mano se pueda tocar, algo tan grande y maravilloso como la vida, y por supuesto, la muerte, ya que la una sin la otra no existiría, y lo mejor y que poca gente ve, algo de lo que formamos parte cada uno de nosotros, dando igual quién o cómo sea…
    Perdonad si no soy muy “teórica” hablando, sólo intento expresarme, y puedo asegurar que me cuesta un montón jijijiji ; ) otro punto de vista quizá no tan científica…
    Tiene que ser increible estar ahí fuera y sentirse parte de algo tan grande.

    • admin octubre 13, 2010 9:20 pm 

      Te expresas muy bien, yashi que si. Yo pienso que ahí fuera, ese “algo tan grande” te hace darte cuenta de lo pequeños que somos y, aparte de una gran paz, eso nos tiene que dar una gran humildad como especie.

      ¿Te cuento un secreto? El universo tiene 15000 millones de años. Una estrella que explota en forma de supernova suele vivir 5000 millones… el sol es una estrella probablemente de tercera generación, es decir, ha habido dos explosiones anteriores para que de esos restos se formara todo el sistema solar. Eso suman unos 10000 millones de años. El sol tiene ya 5000 millones de años (tranquila, le quedan otros 5000 millones y no explotará como supernova, ya que no tiene tanta masa), la tierra prácticamente los mismos y la vida surgió en el planeta hace unos 4000 millones de años: es decir, justo cuando la Tierra se enfrió lo suficiente. El fruto de esos 4000 millones de evolución somos nosotros. Si te fijas en los números que te he dado y sumas, te darás cuenta que prácticamente hacen falta 15000 millones de años para que un ser inteligente pueda ubicarse y saber qué es una estrella y por qué brilla: ¡justo la edad del universo! Es decir, que probablemente la vida sea algo común en el Universo: la prueba es lo fácil y lo pronto que surgió en la tierra. Pero llegar a nosotros, es algo mucho más complicado. Así que, muy probablemente seamos de los primeros. Aunque también te digo que a este ritmo de evolución en ciencia y tecnología, 1000 años son mucho más que 4000 millones ;-) y una civilización que nos saque esa ventaja nos maravillaría.

      • Yashi que si octubre 13, 2010 10:17 pm 

        Es curioso, yo me siento grande, no pequeña. Hace años subí una montaña, nada comparable con esto : ), y al llegar y ver lo que había a mis “pies”, tuvimos una conversación sobre esto… Me decían que la mayoría de la gente, al subir, se sentía pequeña, y yo sin pensarlo, había dicho lo contrario, no sé explicarlo, pero me hacía sentirme grande por pertenecer a algo tan especial.
        Respecto a lo que tratamos, que me enrollo, también hay que pensar, lo poco que hemos avanzado en los últimos años, y que si en algún lugar han seguido avanzando a la velocidad a la que íbamos nosotros… También es cierto que podrían ir más “lentos” ;)
        Hoy en día, tengo la sensación que tenemos unas vidas que no sabemos apreciar las pequeñas cosas como “que una manzana caiga”, por lo que no somos capaces de ver más allá…
        Si los “padres” de las ciencias hubiesen nacido ahora, ¿a qué se hubiesen dedicado? ¿a crear redes sociales?, ¿a hacer cosas para destruir en vez de crear?. Creo que hay muchas “mentes maravillosas, pero ocultas en los tiempos que nos han tocado.
        Quien sabe, quizá una de esas mentes nos sorprenda y nos enseñe nuevas cosas de este universo del que, aunque sabemos mucho, creo y espero que nos quede mucho por ver, y que lo veamos, claro.
        ¿Te das cuenta de las cifras de años que manejamos? Y cuando nos levantamos por las mañanas, parece que todo ha estado ahí siempre : p
        Uffff como me enrollo jejejeje

  4. red-TeoTw mayo 13, 2011 2:22 am 

    Exelente, yo prefiero las cosas resumidas y bien explicadas sin tanta vuelta como tu blog :D ; aun que dejame decirte que si te faltaron pequeños detallitos como definir entre enanas blancas, estrellas de neutrones y hollos negros :D que es el lo que pueden terminar las estrellas al consumir su combustible, dependiendo de su masa :P . y tmbn me hubiera gustado que incluyeras como mencionas a las enigmaticas particulas invisibles cuya unaica pista de su existencia es su espectro en camaras especiales, los neutrinos :P .
    y bueno de ahi para mi todavia, hay demasiadas incognitas, de las cuales si gustan me encantaria intercambiar comentarios.

    como la singularidad existente en un hollo negro, eso quiere decir que ahi no aplican las leyes de fisica convencionales y esperan que la fisica cuantica se encargue de ello.

    o algo que no entiendo, tienes toda la razon somos polvo de estrellas, pero en que momento se forma la vida =0 ??? … yo me imagino un monton de atomos residuos de estrellas(que son nesecarios para la vida como la conocemos, carbono, azufre, hidrogeno , etc …) pero en que momento se juntan y adquieren una dependencia del medio y desarrollan sentidos que ayuden a la sobrevivencia, bueno ni hablar de la conciencia por que eso surgue millones de años despues, producto de la evoluccion y seleccion natural, que es mas facil de explicar. Pero la vida aun primitiva, y propia de organismos unicelulares como aprendimos en la primaria XD, en que momento pasa y como o porque ???

    Bueno espero no molestarlos con mis preguntas, pero me intrigan y muy buen blog. saludos desde MExico ;D

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