Nebulosas Planetarias y estrellas enanas blancas

Las estrellas enanas rojas son las más abundantes en el Universo y, desde luego, las que tienen la vida más larga. Algunas son casi tan viejas como el universo mismo, el poco material de fusión que sonsumen las llevan hasta esas edades matusalénicas de miles de millones de años, más de diez mil millones tienen algunas que, nos podrían contar muchas, muchas cosas de las que fueron testigos. Otras como nuestro Sol, estrellas GV2 enana amarilla es también del tipo más abundante. Luego están una pléyade de estrellas de mayor envergadura y grandes masas que van desde las 10 hasta las casi 150 masas solares.

Según se estima, las estrellas cuando tienen unas 120 masas solares han llegado a un límite en el que, su propia radiación las puede destruir. Sin embargo, se han descubierto estrellas que llegan hasta las 150 masas solares. ¿Por qué se mantienen “vivas” y no explotan. Bueno, todos los indicios apuntan al hecho de que, para desahogar y esquivar los efectos de la inmensa radiación que produce la fusión nuclear, eyectan de manera periódica, material al espacio interestelar y se tranquiliza. Ahí tenemos el ejemplo de Eta Carinae.

Eta Carinae tiene que expulsar materia al Espacio Interestelar para rebajar la tensión y que su propia radiación no la destruya.

Existen estrellas hiper-gigantes que son las que sobrepasan las 100/150 masas solares, así fueron denominadas cuando se observaron los objetos más brillantes en las Nubes de Magallanes, aunque en realidad, lo que vieron eran cúmulos de estrellas y no estrellas individuales. Sin embargo de estrellas supermasivas existen múltiples ejemplos y, hemos podido comprobar que, la enorme cantidad de material de fusión que consumen las lleva a una vida corta. Las estrellas supermasivas sólo viven unos pocos millones de años, mientras que estrellas como el Sol, llegan a los diez mil millones de años de vida.

Hay muchas clases de estrellas: Estrellas capullos envueltas en una nube de gas y polvo, estrellas de baja o de alta velocidad, con envoltura, con exceso de ultravioleta, de baja luminosidad, de baja masa, de Bario, de manganeso, de Carbono, de Litio, de Bariones, de campo, de Circonio, de estroncio, estrellas de Helio, de la rama gigante asintótica, de manganeso-mercurio, de metales pesados, de neutrones, (¿de Quarks?), estrellas de referencia, de Silicio, de Tecnecio, de tipo tardío, de tipo temprano, estrella del Polo, estrella doble, estrella enana, estrella estándar, evolucionada, estrella Flash, estrella fulgurante, magnética, estrella guía, hipergigante, estrella invitada, múltiple, peculiar, pobre en metales, estrella reloj, simbiótica, rica en metales, supermasiva, fijas, gigantes…, cada una de ellas tiene su propia personalidad, su propio color y temperatura y también, una media de vida que depende de manera directa de su masa.

“NML Cygni es una hipergigante roja, el siguiente nivel a supergigante, que es a su vez el siguiente nivel a gigante. Las hipergigantes rojas son estrellas con una masa 40 veces superior a la del Sol, pero su volumen es mucho mayor que el de 40 soles, porque conforme aumenta el peso de una estrella disminuye su densidad. En el caso de NML Cygni, su radio es 1605 veces mayor que el del Sol, o lo que es lo mismo, si NML Cygni estuviera situada donde lo está el Sol, el borde de la estrella cubriría la órbita de Saturno.”

Los elementos químicos se fraguan dentro de ellas, y, también al final de sus vidas, en las explosiones Supernovas, se crean los materiales más complejos de la Tabla Periódica. Estos materiales, van formar parte de las grandes Nebulosas de las que vuelven a surgir nuevas estrellas y nuevos mundos que estarán hechos de todos esos elementos creados en las estrellas y, como nosotros mismos provenimos de ahí, es fácil oir la expresión: “Somos polvo de estrellas”.

Las estrellas no son ninguna excepción y como todo en nuestro Universo, con el paso del tiempo evolucionan y, a medida que van consumiendo su combustibles nuclear de fusión, van acortando sus vidas que, en función de la masa, será más corta o más duradera y también, sus finales serán distintos por la misma causa: Estrellas como el Sol = Enanas Blancas. Estrellas de varias masas soles = Estrella de Neutrones. Estrellas masivas y supermasivas = Agujeros Negros.

Esas transmutaciones que se producen durante un largo período de tiempo, conllevan fenómenos que se producen de distintas maneras en cada una de esas estrellas. En unas, se alcanza la estabilidad al degenerarse los electrones (que son fermiones), que siguen la Ley de Pauli del Principio de exclusión. Ahí aparecen las enanas blancas.  De la misma manera sucede en estrellas más masivas que el Sol pero, al tener más masa, no es suficiente que los electrones se degeneren y, entonces, electrones y protones se fusionan para convertirse en Neutrones que son (al ser fermiones), los que se degeneran y estabiliza a la estrella como de Neutrones. Cuando ya la masa es muy grande, nada puede frenar a mla Gravedad y lo que nos queda es un Agujero Negro.

Es cierto que en las inmensas masas de gas y polvo que conforman las grandes Nebulosas, han sido halladas moléculas y ácidos necesarios para que, en los mundos apropiados, germine la vida. Esos remanentes de materiales y elementos contienen todo lo necesario que, cuando interacciona con un entorno adecuado, se reúne para producir la transición de fase que recorre el largo camino que va, desde la “materia inerte hasta los pensamientos”. Es decir, el surgir de la vida.

Lo cierto es que, la química de las estrellas está presente en los mundos para que pueda surgir la Vida

Decir eso de que los elementos estelares llegaron a la Tierra y pudo surgir la Vida, no es, en realidad, contar gran cosa de lo que pudo pasar para que nosotros ahora, podamos estar aquí contando sobre ello. Los actuales descubrimientos de la Paleontología, la más tradicional de las científicas, se entrelazan con nuevas ideas nacida de la biología molecular y la geoquímica.

Los huesos de los dinosaurios son grandes y espectaculares y nos llevan al asombro. Pero, aparte del tamaño de sus habitantes, el Mundo de los dinosaurios se parecía mucho al nuestro. Contrasta con él la historia profunda de la Tierra, que nos cuentan fósiles microscópicos y sutíles señales químicas y que es, pese a ello, un relato dramático, una sucesión de mundos desaparecidos que, por medio de la transformación de la atmósfera y una evolución biológica, nos llevan hasta el mundo que conocemos hoy.

Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia.  El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro.  Al menos, en el primer sistema Solar habitado observado ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre t(bio) y t(estrella) que son aproximadamente iguales el t(bio) –tiempo biológico para la aparición de la vida- algo más extenso.

La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la fotodisociación de vapor de agua.  En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual.  Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la  radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.

Nada surge de manera espontánea, todo se fragua durante un tiempo que tiene marcado por la Naturaleza y, nosotros, hemos tardada (como humanos verdaderos), más de 13.000 millones de años en poder llegar hasta aquí. El tiempo necesario para que las estrellas fabricaran la materia prima y después, el mundo pusiera su granito de arena para que ésta pudiera evolucionar, con la ayuda de la radiación del Sol, el agua corriente, una adecuada atmósfera, la presencia de océanos, las placas tectónicas que reciclan periódicamente el planeta… ¡No, no es nada fácil que la vida surja en un Mundo!

Pero en el Universo, son muchas las cosas que pueden pasar, muchos los objetos que están presentes, innumerables los fenómenos que de una u otra cuestión pueden estar pasando de manera continuada y que no siempre, sabemos comprender.

               ¡NO! No es el gran Ojo que todo lo ve y nos mira desde las alturas

Simplemente se trata del fenómeno que conocemos como “Halo atmosférico”, un anilo o arco de luz que parece rodear al Sol (también a la Luna), resultado de la refracción y la reflexión de la luz solar o lunar por los cristales de hielo de los cirros. Los halos solares y lunares más comunes un diámetro angular de 46^º. Por lo general, el borde del halo muestra un efecto prismático, estando la luz azul refractada hacia el borde exterior y la roja al interior. Como resultado de la refracción preferencial de la luz hacia el borde del halo , la zona del cielo interior a un halo es más oscura que la interior. Los halos lunares solo pueden ser vistos claramente cuando la Luna es brillante, típicamente en un intervalo de cinco días en torno a la Luna llena.

El Halo Galáctico está referido a cualquier material situado en una distribución aproximadamente esférica de una galaxia, y que se extiende hasta más allá de las regiones visibles. Puede referirse a la población de estrellas viejas (Población II), incluyendo a los cúmulos globulares, con poca o ninguna rotación alrededor del centro galáctico; o gas tenue, altamente ionizado y de alta temperatura que envuelve a toda la galaxia, incluso, muchas veces el halo galáctico está referido a una especie de neblina inconcreta que circunda toda la galaxia sin que termine de hacerse presente pero, ahí está.

Alguna vez podemos contemplar una que nos parece más o menos atractiva pero, no sabemos discernir sobre lo que en realidad estamos contemplando. Por ejemplo, arriba tenemos la conocida como NGC 604,  una región H II gigante en la galaxia del Triángulo. Una región H II es una de gas y plasmabrillante que puede alcanzar un tamaño de cientos de años-luz y en la cual se forman estrellas masivas. Dichas estrellas emiten copiosas cantidades de luz ultravioleta extrema (con longitudes de onda inferiores a 912 Ångstroms) que ionizan la Nebulosa a su alrededor.

          Las regiones H II son muy abundantes en nuestra Galaxia

Cada átomo de hidrógeno ionizado contribuye con dos partículas al gas, es decir, con un protón y un electrón. Las Regiones H II son calientes con temperaturas típicas de 10 000 K, y son entre 10 y 100 000 veces más densas que las regiones H I. Se encuentran normalmente alrededor de las estrellas O y B jóvenes y masivas, siendo el gas ionizado por su intensa luz ultravioleta, haciendo que éste brille. La Nebulosa de Orión es una famosa Región H II. Las Regiones H II pueden ser detectadas en la Galaxia por sus intensas emisiones en e infrarrojo. La radio emisión es debida al bremsstrahlung del gas ionizado, y la radiación infrarroja a la emisión térmica del polvo.

Las Regiones H II aquí muy presentes y dada su gran extensión. La nebulosa de Orión es uno de los objetos astronómicos más fotografiados, examinados, e investigados. De ella se ha obtenido información determinante acerca de la de estrellas y planetas y a partir de nubes de polvo y gas en colisión. Los astrónomos han observado en sus entrañas discos protoplanetarios, enanas marrones, fuertes turbulencias en el movimiento de partículas de gas y efectos foto-ionizantes cerca de estrellas muy masivas próximas a la nebulosa.

Una región H I es una nube formada por hidrógeno atómico frío, poco denso y no ionizado con temperaturas de alrededor de 100 K. Las regiones HI no emiten radiación en el rango visual, sólo en la región de radio. La notación H I se refiere al hecho de que los átomos de Hidrógeno no están ionizados como lo están en los que están presentes en la regiones H II (arriba). Cada átomo de Hidrógeno neutro contribuye al gas justo con una partícula. la Densidad de las regiones H I es demasiado sencilla como para que se formen moléculas de hidrógeno, y la luz estelar disociará cualquier molécula formada, de manera que el gas permanece en forma de átomo. El Hidrógeno neutro contribuye aproximadamente a la mitad de toda la materia interestelar en masa y en volumen,  con una densidad media de 1 Átomo/ cm³. Las regiones H I son frías.

Del asombroso universo son muchas las cosas que desconocemos, y, poco a poco, vamos pudiendo descubrir muchos de sus misterios que nos acercan cada vez más, a saber dónde estamos y lo que podemos o no podemos esperar de lo que hay en nuestro entorno.

“El Sol de desplaza por el de una tenue nube de gas interestelar conocida como Local Fluff. Queremos concluir nuestra discusión sobre la materia interestelar preguntándonos cómo se organiza este material en nuestro vecindario inmediato. Como comentamos anteriormente, los observatorios orbitales de rayos X han demostrado que la Galaxia está llena de burbujas de gas caliente que emite rayos X. También revelaron un fondo difuso de rayos X que parece llenar todo el cielo desde nuestra perspectiva (Figura20.6.120.6.1). Si bien parte de esta emisión proviene de la interacción del viento solar con el medio interestelar, la mayoría proviene de más allá del sistema solar. La explicación natural de por qué hay gas emisor de rayos X a nuestro alrededor es que el Sol está dentro de una de las burbujas. Por lo tanto, llamamos a nuestro “vecindario” la Burbuja Caliente Local, o Burbuja Local para abreviar. La Burbuja Local es mucho menos densa —un promedio de aproximadamente 0.01 átomos por cm ³ — que la densidad interestelar promedio de aproximadamente 1 átomo por cm ³. Este gas local tiene una temperatura de alrededor de un millón de grados, al igual que el gas en las otras superburbujas que se extienden por toda nuestra Galaxia, pero debido a que hay tan poco material caliente, esta alta temperatura no afecta de ninguna manera a las estrellas ni a los planetas de la zona.”

Lo de que la Voyager 1 había dejado atrás la zona bajo influencia directa del viento solar y se encontraba ya surcando el inter-plantario se convirtió rápidamente en una de las grandes noticias astronómicas del año, en especial por toda la carga simbólica que representa que, por primera vez, un ingenio construido por la Humanidad había traspasado por primera vez esa frontera invisible que nos separa y aísla del océano estelar. Pero para los científicos de la misión la llegada a este nuevo reino con una sonda aún operativa y capaz de seguir enviado al menos hasta 2020 es un regalo del que esperan grandes resultados. Y es que más allá del límite solar se extiende una región tan amplia como desconocida, y mucho más compleja de lo que podamos imaginar.

El movimiento de esta estrella binaria fue un misterio durante más de 30 años, e incluso se presentó como un posible fracaso de la Relatividad General de Einstein. Ahora un encabezado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha resuelto el misterio. Se observan hechos que no siempre podemos explicar y, persistimos en la búsqueda de las respuestas hasta que las podemos encontrar.

En el efecto periastro se puede contemplar el brillo de una estrella binaria que tiene una órbita altamente excéntrica. Cuando la separación entre las componentes es mínima. Es de hecho, un aumento del efecto de reflexión en el instante del periastro, y surge por la misma causa: la irradiación de una estrella por la otra.

La Región Nebulosa de la Cabeza de Caballo y la Nebulosa de Orión ¡Qué maravilla!

Hemos llegado a saber de nuevas estrellas, vientos estelares, radiación, energías, estrellas de neutrones o púlsares, agujeros negros, enanas rojas y blancas, ¿estrellas de Quarks? ¿materia oscura? mundos…¿Civilizaciones? ¡El Universo! Lo que todo lo contiene, ahí están presentes todas las cosas que existen y las que tienen que existir… El espacio-tiempo, las fuerzas fundamentales de la Naturaleza…¡La Vida!

Cuando pensamos en la edad y el tamaño del Universo lo hacemos generalmente utilizando medidas de tiempo como años, kilómetros o años-luz. Como y a hemos visto, estas medidas son extraordinariamente antropomórficas. ¿Por qué medir la edad del Universo con un “reloj” que hace “tic” cada vez que nuestro planeta completa una órbita alrededor de su estrella madre, el Sol? ¿porqué medir su densidad en términos de átomos por metro cúbico? Las a estas preguntas son por supuesto la misma: porque es conveniente y siempre lo hemos hecho así.

Ésta es una situación en resulta especialmente apropiado utilizar las unidades “naturales” la , longitud y tiempo de Stoney y Planck, las que ellos introdujeron en la ciencia física para ayudarnos a escapar de la camisa de fuerza que suponía la perspectiva centrada e el ser humano.

Es caer en la tentación de mirarnos el ombligo y no hacerlo al entorno que nos rodea. Muchas más cosas habríamos evitado y habríamos descubierto si por una sola vez hubiésemos dejado el ego a un lado y, en lugar de estar pendientes de nosotros , lo hubiéramos hecho con respecto a la naturaleza que, en definitiva, es la que nos enseña el camino a seguir.

Lo cierto es que, desde el comienzo del Tiempo, allá por los confines impenetrables de la lejanía del Big Bang (si es que fue así realmente como nació el Universo), se tuvieron que esperar algunos cientos de millones de años para que surgieran las primeras estrellas, pasar por las Eras de la Radiación, la Era Leptónica, la de la Materia, que se produjera la descongelación de los fotones para que el Universo se hiciera de luz… Después de miles de millones de años, el Universo tenía los elementos necesarios para que, la Vida, pudiera surgir en los mundos adecuados y… ¡Aquí estamos!

Aquí estamos tratando de saber lo mismo que quisieron saber nuestros ancestros filósofos: ¿De dónde venimos? ¿Qué hacemos aquí? ?Hacia Dónde vamos? ¿Tendremos algún destino predeterminado…

Y seguiremos, dentro de nuestra inmensa ignorancia, haciendo preguntas mientras estemos por aquí.

Emilio Silvera Vázquez

  ¿De dónde venimos?

  El Planeta Marte guarda muchos secretos

Las misiones a Marte son costosas y no siempre han dado el rendimiento que justifiquen lo que nos gastamos en ellas. No pocas de esas misiones llevan como objetivo principal el encontrar rastros de vida pasada o presente, y, como es natural, sólo se investiga en la superficie que, durante millones de años, ha estado fustigada por tormentas y vientos que destruyeron cualquier vestigio de vida pasada. Ahora, la NASA, está preparando la última expedición robotizada para que trate de hacer lo mismo.

Si queremos encontrar los fósiles de vida pasada en Marte, o, incluso, la vida presente que allí podría existir, habrá que enviar misiones tripuladas por humanos (cosa que está aún lejos de nuestro alcance) y, buscarían en el subsuelo del planeta que, con su pasado volcánico, tiene galerías y grutas profundas en las que, la temperatura más alta, permite discurrir el agua líquida, y, seguramente, en esos recónditos lugares, los líquenes, hongos y bacterias estarán tan ricamente instalados.

             Por separados siempre seremos una mitad

Ya sabéis, tanto un hombre como una mujer, si están solos, estarán en muy mala compañía. Nos necesitamos mutuamente y, esa simbiosis hombre-mujer, hace el todo, lo que tiene sentido.

Si pienso en los grandes reptiles del Jurásico, de inmediato me veo transportado a un tiempo en el que, los bosques mesozoicos por los que discurrían aquellas bestias prodigiosas, eran un prodigio de exuberancia en la Naturaleza.

Así, tanto si miramos al espacio interestelar en las regiones lejanas del Universo, como si lo hacemos en las capaz profundas del planeta, encontramos los fósiles de estrellas o de seres vivos que nos cuentan lo que allí pasó. La información queda, y, por nuestra , lo único que tenemos que hacer es aprender, para poder leer los “infinitos mensajes” que, por todas partes, podemos encontrar para que nos cuenten lo que pasó y nos den una pista de lo que pasará.

               Vestigios de vida en las rocas más antiguas de la Tierra

¿Os imagináis, si pudiéramos conocer toda la historia científica de la creación? Sería una narración apasionante que, correcta y sencillamente explicada, nos ayudaría a conocer de dónde venimos y, casi, por definición, hacia dónde vamos. Todos hemos llegado a comprender que, el “milagro biológico” ha sido posible gracias a una conjunción de situaciones presentes en el conjunto del Sistema Solar que, escogió (por Azar) al planeta Tierra para que, en él, surgiera la Vida después de cuatro mil años de evolución. Somos de ese legado y, al tratar de comprender ese legado, hemos comenzado a dar los primeros pasos para poder llegar a saber, algún día, nuestro propio lugar en este mundo y, posiblemente, el el Universo.

Parecer mentira pero, todo, comenzó con aquella primera célula replicante. Las bacterias, los protozoos, los invertebrados, los peces…y, así, evolucionando a través de miles de años, pudimos llegar aquí nosotros que, por esa especie de “lotería” químico-biológica, se conformó primero en el protoplasma de la vida y, más tarde, de él, pudo surgir la primera señal, el primer exponente de eso que llamamos vida. Todo un logro de la Naturaleza que, a partir de la “materia inerte”, nos trajo aquí y, seguramente, de la misma manera, lo habrá hecho una y miles de veces en otros planetas lejanos que nos quedan por conocer. Creo que estamos bien acompañados pero las familias están muy distantes las unas de las otras, pérdidas en la inmensidad de un Universo que… ¿Que nunca podremos visitar? Al menos de momento, nuestras limitaciones son tantas que, no podemos ni salir de nuestro barrio: El Sistema solar.

El entusiasmo que en mi cerebro injerta todos estos temas, me lleva a preguntarme muchas cuestiones y situaciones y, una de ellas, es esa pregunta de cómo serán “ellos” qué aspectos de la biología terrestre nos unirán con todos aquellos que, como nosotros en la Tierra, habiten un planeta el que, se asombren al ver las estrellas y se hagan las mismas preguntas que nos hacemos nosotros?

Pero, ¿cómo llegaremos a comprender acontecimientos que pudieron suceder hace más de mil millones de años o más? Una cosa es saber que en las llanuras mareales de hace mil quinientos millones de años vivían bacterias fotosintéticas, y otra muy distinta es entender como se infiere que unos fósiles microscópicos pertenecen a bacterias fotosintéticas, cómo se averigua que las rocas que los rodean se formaron en antiguas llanuras mareales y cómo se estima que su edad es de mil quinientos millones de años.

                                 Encuentran moléculas de carbono en el espacio

En algún punto de la fiesta molecular de nuestros océanos arcaicos, acudió por pura casualidad una molécula especial que se diferenciaba de las demás por la increíble capacidad de hacer copias de sí misma. ¡Allí pudo comenzar la fascinante historia de la Vida!

Como estamos inmersos en una empresa Humana que va encaminada a conseguir los conocimientos necesarios de todo esto para poder, de una manera científica, explicar las cuestiones que más nos afectan y conciernen y, en tanto que empresa humana, éste es también un relato de exploración que se extiende el espacio interior de las moléculas a ese otro espacio que llamamos exterior, fuera de nuestro ámbito del Sistema solar, allí donde residen las galaxias lejanas, mundos nuevos, y objetos tan extraños y exóticos como lo pueden ser los magnétares, los púlsares, las estrellas de neutrones (todos lo mismo presentados en diferentes formas), o, los agujeros negros.

No quiero cerrar este sin dejar (aunque sea de pasada) un recuerdo a esos minúsculos “seres” que, sin duda alguna, han contribuido y siguen contribuyendo a la coevolución de la Tierra y la Vida. Tanto los organismos como el ambiente han ido cambiando drásticamente con el paso inexorable del Tiempo, a menudo de forma concertada. Los cambios de clima, la geología e incluso la composición de la atmósfera y de los océanos han influído de manera directa en la evolución. De la misma manera, las innovaciones tecnológicas de nuestra Sociedad Moderna, también influye, a su vez, en la historia del Medio Ambiente.

Todo esto que aquí hemos contado de manera sencilla y procurando no profundizar en demasía, nos puede llevar a la convicción de que, no estamos sólos, de que las leyes del Universo se repiten de la misma manera en todas partes y, en consecuencia, en todas partes ocurren las mismas cosas. Por otra , deberíamos considerar a nuestro planeta y (¿por qué no?) a la estrella que nos acompaña, como “entes vivos” que, a su manera, procuran cuidar de nosotros y, para ello, nos ofrecen lo mejor que tienen. Aunque, no siempre nosotros seamos conscientes de ello.

¡Merluzos! Al fin y al cabo… ¡La Humanidad! ¿Cambiará alguna vez?

Emilio Silvera Vázquez