AGUJEROS NEGROS GIGANTES

La idea de que Agujeros negros gigantes podían activar los cuásares y las radio-galaxias fue concebida por Edwin Salpeter y Yakov Borisovich Zel´dovich en 1964. Esta idea era una aplicación obvia del descubrimiento de dichos personajes de que las corrientes de gas, cayendo hacia un agujero negro, colisionarían y radiarían.

Una descripción más completa y realista de la caída de corriente de gas hacia un agujero negro fue imaginada en 1969 por Donald Lynden-Bell, un astrofísico británico en Cambridge. Él argumentó convincentemente, que tras la colisión de las corrientes de gas, estas se fundirían, y entonces las fuerzas centrífugas las harían moverse en espiral dando muchas vueltas en torno al agujero antes de caer dentro; y a medida que se movieran en espiral, formarían un objeto en forma de disco, muy parecidos a los anillos que rodean el planeta Saturno: Un disco de Acreción lo llamó Lynden-Bell puesto que el agujero está acreciendo (todos hemos visto la recreación de figuras de agujeros negros con su disco de acreción).

En Cygnus X-1, en el centro galáctico, tenemos un Agujero Negro modesto que, sin embargo, nos envía sus ondas electromagnéticas de rayos X. En el disco de acreción, las corrientes de gas adyacentes rozarán entre sí, y la intensa fricción de dicho roce calentará el disco a altas temperaturas.

En los años ochenta, los astrofísicos advirtieron que el objeto emisor de luz brillante en el centro de 3C273, el objeto de un tamaño de 1 mes-luz o menor, era probablemente el disco de acreción calentado por la fricción de Lynden-Bell.

Normalmente pensamos que la fricción es una pobre fuente de calor. Sin embargo, puesto que la energía gravitatoria es enorme, mucho mayor que la energía nuclear, la fricción puede realizar fácilmente la tarea de calentar el disco y hacer que brille con un brillo 100 veces mayor que la galaxia más luminosa.

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Estamos en la periferia, a 30.000 años luz del centro galáctico

Nuestra Vía Láctea tiene ya una edad de, aproximadamente, diez mil millones de años, y el Sol tarda unos 250 millones de años en describir una órbita completa alrededor del centro. Los procesos de intercambio de materia y energía entre nubes interestelares y estrellas pueden parecer lentos según la escala humana del Tiempo, pero sin embargo son rápidos según la escala de la propia galaxia.

Otro aspecto clave es que las estrellas tienen distinto tamaño – o, lo que es más importante, distintas masas -. Cuanto más grande es una estrella (cuanto más cantidad de masa tiene), mayor es su cantidad de reserva de combustible nuclear que ha de consumir (convirtiendo hidrógeno en helio, por ejemplo) por medio de la fusión nuclear con el fin de mantener su forma, resistiendo su propio peso que genera una fuerza de Gravedad que trata de aplastarla.

Diagrama Hertzsprung-Russell de pulsación. Las enanas M están localizadas en la parte inferior de la línea diagonal de secuencia principal, en color anaranjado-rojizo. Las ubicaciones de las diferentes clases de estrellas pulsantes están indicadas con elipses rayadas. Fuente: Lars Peter Rasmussen.

“Se suele pensar que las estrellas están allá arriba en el firmamento, inmóviles, quemando su combustible nuclear de forma confortable y silenciosa, pero la realidad que hemos descubierto a través de su observación es bastante diferente. Las estrellas “respiran”, se “contorsionan” y “retuercen” de diversas formas, alterando su radio y temperatura superficial, lo que produce cambios periódicos en su luminosidad y velocidad en su superficie, que detectamos con nuestros telescopios e instrumentos. Estos efectos se conocen con el nombre técnico de pulsaciones, u oscilaciones, y la técnica que intenta extraer toda la información posible de estas estrellas pulsantes se conoce como astro-sismología o, en el caso específico de nuestro Sol, helio-sismología. La nomenclatura responde a las técnicas utilizadas, análogas a las de la sismología terrestre, que extraen información de las ondas sísmicas propagándose en el interior de nuestro planeta para derivar la composición y estratificación de la Tierra. La astro-sismología analiza las frecuencias de oscilación de la luz procedente de las estrellas, que son la huella dactilar de la composición química y estructura del interior estelar, así como de otros parámetros físicos fundamentales, como su masa, densidad y edad.”

   Por Cristina Rodríguez López (IAA-CSIC)

    Curvas de luz de estrellas variables en el cúmulo de estrellas M1. Fuente: Lee Jae Woo et al.

Esto hace que la estrella sea muy brillante (secuencia principal), pero también que esté sometida a una combustión temprana. Aunque el Sol tiene una esperanza de vida de unos diez mil millones de años en esta fase estable (ya lleva aproximadamente la mitad), una estrella que tenga el doble de su masa sólo podrá mantenerse durante la cuarta parte de ese tiempo, y una estrella que tenga 30 veces la masa del Sol vivirá sólo unos diez millones de años, luciendo un brillo igual a 30.000 soles, pero consumiendo su combustible nuclear con una voracidad impresionante.

Llegado a ese punto, la estrella se colapsará hacia adentro, implosiona bajo la gravedad de su propio peso, ya que, roto el equilibrio que la mantenía estable entre esas dos fuerzas antagónicas de la fusión nuclear y la gravedad, finalizada la primera, la estrella quedará a merced de la segunda que, literalmente la aplastará y comprimirá liberando una enorme de energía gravitatoria, y, la estrella explotará convirtiéndose en una supernova.

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Merece la pena intentarlo. Acercar a todos el Universo no es una labor fácil. Sin embargo, esa es la empresa que se ha propuesto el Nodo español del Año Internacional de la Astronomía 2009, a cuyo frente está la Doctora en Astrofísica Montserrat Villar. La tarea es compleja y el despliegue de medios y personas descomunal. Pero se intentará. Muchas personas, como yo mismo, por amor al Universo y las materias y disciplinas que lo estudian, ponemos nuestro pequeño esfuerzo a disposición de tan ingente empresa y, entre todos, de seguro que se conseguirá.

               Las moléculas de la vida que se crean a partir de elementos creados en las estrellas

Veamos hoy otros aspectos del Universo que nos acoge y de las cosas que en él suceden para que la Humanidad pueda continuar su camino hacia el futuro lejano situado en las estrellas de donde un día, muy lejano en el pasado, fueron fabricados los elementos complejos que nos conforman.

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                    Tycho Brahe (1546 – 1601) y Johannes Kepler (1571 – 1630).

Tycho era noble, rico y poderoso, y no seguía las ideas copérnicas. Kepler era de origen humilde, ferviente copérnico, siempre buscando (no con demasiado éxito) el amparo de reyes y aristócratas, no ya para poder trabajar en la ciencia que amaba, sino para simplemente vivir, alimentarse él y su familia, y sin embargo, a los ojos de la historia ambos constituyen un dúo inamovible. No fue porque compartiesen logros científicos, sino porque Brahe hubiera sido, acaso, mucho menos conocido para la posteridad de no haber sido por la relación, breve pero intensa, que mantuvo con Kepler, y porque éste seguramente no habría podido producir lo que fueron sus joyas científicas más preciosas sin acceder a los datos de las observaciones (en especial las de la trayectoria de Marte) de Brahe, el observador astronómico más importante en la era anterior a la invención del telescopio.

Uraninburgo

Brahe, con la ayuda del rey Federico II, construyó un centro astronómico: Uraninburgo, en la isla Hveen de Dinamarca. Le sucedió al frente del mismo su ayudante en Praga J. Kepler que pronto, haciendo uso del material acumulado y sus propias investigaciones, publicó Astronomia Nova en el año 1609, donde presentaba sus dos primeras leyes del movimiento planetario. En 1619 publicó Harmonices Mundi y su tercera ley.

Y así llegamos a Galileo Galilei (1564 – 1642); la antítesis, en cuanto a estilo literario y método científico, de Kepler. Si este es, cuando se lee, la oscuridad, Galileo es la luz. Con él la fuerza de las ideas copérnicas se hizo tan patente que terminaría desencadenando acontecimientos sociales que arrastrarían con ellos al propio físico de Pisa.

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Los biólogos, sin embargo, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono.  La mayoría de los estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el Universo se centran en formas de vida similares a nosotros que habiten en planetas parecidos a la Tierra y necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc.  En este punto, parece lógico recordar que antes de 1.957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el Universo.

Si te matan, has perdido una parte importante de tu vida.

Brooke Shields

Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía.  Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del Universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del Universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.

Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del Universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo.  Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el Universo, se hablará de miles de millones de años.

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