By ESO/M. Kornmesser (http://www.eso.org/public/images/eso1122a/) [CC-BY-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)
1. ¿Existen los agujeros negros?
Fernando J. Ballesteros
Cuando tiramos una piedra al aire, sube y vuelve a caer, debido a la atracción gravitatoria de la Tierra. Si la tiramos con mayor velocidad, sube más alto y tarda más tiempo en caer. Pero si la lanzamos con una velocidad mucho mayor, a 40320 km/h o más, la piedra vence el campo gravitatorio terrestre y no vuelve a caer. Ha superado la velocidad de escape de la Tierra. Cada mundo tiene una velocidad de escape distinta, que depende de su masa y su tamaño. Si un astro tiene mucha masa y es muy pequeño, la velocidad de escape puede llegar incluso a ser más alta que la de la luz. Y ya que la velocidad de la luz es la más alta posible del universo, nada, ni la luz, podrá escapar de este astro: es un agujero negro. Las estrellas más masivas explotan en supernova, y en muchos casos sus restos fueron comprimidos lo suficiente, debido al colapso gravitatorio de la supernova, para convertirse en agujeros negros. Hay unos cien millones de agujeros negros de este tipo en nuestra Galaxia. Otros más masivos los podemos encontrar en el centro de las galaxias, producto de las gigantescas colisiones que las crearon en el pasado.
2. ¿Son peligrosas las explosiones solares?
Alberto Fernández Soto
Por algún motivo que aún no entendemos el Sol presenta un ciclo temporal, por el que atraviesa períodos de máxima y mínima actividad cada 11 años. Los momentos de máxima actividad se caracterizan por intensas tormentas solares, provocadas a su vez por fuertes variaciones en el campo magnético del Sol. Estas tormentas están acompañadas de la emisión de fuertes pulsos de energía y partículas cargadas eléctricamente, que en ocasiones pueden alcanzar la órbita de la Tierra. A pesar de que la Tierra está protegida por su propio campo magnético y su atmósfera, existe la posibilidad de que los efectos lleguen a afectarnos. Corren un particular riesgo los satélites artificiales, al encontrarse fuera de la atmósfera. Por eso en algunos casos pueden llegar a ser apagados, como medida de prevención. También la Estación Espacial Internacional dispone de una zona de seguridad, donde los astronautas pueden alojarse en caso de que se observe un aumento peligroso de la radiación. En la superficie de la Tierra las zonas polares pueden sufrir a causa de las tormentas solares, aunque lo más habitual es que el único efecto observado sea un aumento del número e intensidad de las auroras.
3. ¿Es el Universo infinito?
Fernando J. Ballesteros
Cuando miramos a lo lejos, vemos hasta el horizonte. No podemos ver más allá, aunque sabemos que hay otras tierras y países. El Universo tiene también un horizonte. Como el Universo nació hace unos catorce mil millones de años, la luz sólo ha podido recorrer unos catorce mil millones de años luz. Nada podemos saber de cualquier cosa que exista más allá de esta distancia, porque aún no ha pasado el tiempo suficiente para que su luz nos llegue. Ese es nuestro horizonte cósmico y lo que hay dentro es el universo observable. Pero el Universo real es mucho más grande. ¿Cuánto más? Podemos tener una idea estudiando su geometría. En la Tierra, el horizonte es mucho más pequeño que el planeta, y dentro de este horizonte no podemos notar la curvatura de la Tierra. Pero en un asteroide pequeño, el horizonte es casi tan grande como el asteroide, y su curvatura es muy evidente. Sucede algo similar con el Universo: si el Universo fuera solo algo más grande que el universo observable, su geometría presentaría una curvatura que no vemos. Esto indica que el Universo es muchísimo mayor que el universo observable. Quizás cuatrillones de veces mayor, quizás infinito. No hay forma de distinguirlo.
4. ¿Hay terremotos en las estrellas?
Alberto Fernández Soto
En cierto modo, sí. Casi todas las estrellas presentan leves variaciones periódicas de su luminosidad si se las observa con suficiente detalle. En algunos casos el cambio es sólo de unas pocas millonésimas, mientras que en otros representa un porcentaje notable del brillo total. Hoy los astrónomos saben que esa variación se debe en gran parte a oscilaciones del material que forma la estrella, que se transmiten desde las capas interiores hacia las exteriores, haciéndola vibrar como una campana. El análisis de estas vibraciones permite a los astrónomos, al igual que ocurre con los geólogos y sismólogos en la Tierra, estudiar las capas más internas, que serían completamente inaccesibles de cualquier otro modo. El estudio de estos estrellas se llama “astrosismología”, que más o menos significa “estudio de los terremotos en las estrellas”. Existen además estrellas en las que se producen variaciones de brillo violentas y no periódicas. Las llamamos “variables cataclísmicas”, y creemos que sus súbitos cambios son debidos a repentinas reordenaciones del material de su interior o sus capas externas.
5. ¿Hay vida en otros planetas?
Fernando Ballesteros
La Tierra cuenta con grandes océanos como rasgo más aparente. En el pasado Marte también tuvo océanos, la luna Europa de Júpiter parece tener mares de agua líquida bajo su cubierta de hielo, y la luna Titán de Saturno tiene mares de metano líquido. Cuatro mundos en un mismo sistema solar. Esto indica que la presencia de mundos con líquidos no debe ser infrecuente, y posiblemente la mayoría de las estrellas cuente con al menos uno de ellos. La presencia de líquido es un requisito indispensable para que consideremos habitable un mundo, pues los líquidos son el sustrato ideal para que se produzca la química de la vida. En la Tierra la vida apareció al poco tiempo de que se formaran océanos estables, lo que es indicativo de que, ante las condiciones adecuadas, la vida se formará con facilidad. Por otro lado el 90% de la historia de la vida en la Tierra se limitó a organismos unicelulares: la vida compleja apareció recientemente, lo que quizás indique que el paso a la pluricelularidad sea dificultoso. Si esto es así, seguramente la vida unicelular abundará en el Universo y sólo una pequeña fracción de mundos habitados contará con vida compleja.
6. ¿Qué es una supernova?
Alberto Fernández Soto
Las estrellas tienen su propio ciclo de vida. Nacen en grupos, a partir de nubes de gas que colapsan, y desde su origen el destino final de cada una está marcado por su masa. Curiosamente, las más pequeñas (~1/10 del Sol) tendrán vidas más largas, puesto que queman su combustible muy despacio. Estas estrellas pueden ser casi tan antiguas como el propio Universo (unos 14 mil millones de años), y aún durarán mucho más antes de apagarse lentamente. Las estrellas parecidas al Sol tienen vidas comparables al Universo (unos 10 mil millones de años) y en sus últimas fases expulsan el gas de sus capas externas formando una nebulosa más o menos simétrica, y dejan como cadáver una pequeña estrella enana en su centro. Finalmente, las estrellas más masivas (entre el doble del Sol y hasta 100 veces más) consumen su gas a enormes velocidades. Agotan su combustible en sólo unos cientos de millones de años, y al final producen una violentísima explosión que destruye la estrella, dejando como cadáver una estrella de neutrones o un pequeño agujero negro. Esta explosión es lo que conocemos como una supernova. El material expulsado, rico en nuevos metales recién formados, ayudará a formar nuevas generaciones de estrellas y planetas.
7. Qué es un cuásar?
Alberto Fernández Soto
Muchas galaxias (por ejemplo, la nuestra) tienen en su centro un agujero negro con una masa millones de veces mayor que la del Sol. Aunque parezca peligroso, el agujero negro no representa ningún peligro. De hecho, colabora para “mantener el orden” en el movimiento de las estrellas y el gas alrededor del centro de la galaxia. El material que está verdaderamente cerca del agujero negro, sin embargo, a veces acaba cayendo hacia él, formando un disco de material a su alrededor. Debido a su rápida rotación se calienta a millones de grados y emite enormes cantidades de luz en todo el espectro, desde ondas de radio hasta luz visible, rayos X y gamma. Además, en ocasiones fragmentos del disco se desgajan y caen al centro, provocando brotes repentinos e impredecibles de energía. Estas manifestaciones son tan luminosas que superan el brillo de toda la galaxia en que ocurren. Al verlos en la distancia, detectamos objetos en el cielo que emiten enormes cantidades de energía, de modo variable e impredecible, en todas las frecuencias que observamos, y de un tamaño tan pequeño que nos parece puntual. Es lo que llamamos un cuásar, del acrónimo inglés “quasi stellar radio source”, ya que los primeros que se vieron eran potentes fuentes de radio, y tan pequeños que se confundían con estrellas.
8. ¿Cómo se forman los planetas?
Alberto Fernández Soto
Según los modelos que conocemos, las estrellas se forman a partir de grandes masas de gas en rotación. La mayor parte del material cae hacia el centro y da lugar a la propia estrella. Pero otra parte del material, a causa de la rotación, se va depositando en un disco que rodea a la estrella, en una estructura similar a los anillos de Saturno, aunque más grande y más difusa. El material del disco, en su mayoría hielo y polvo, va poco a poco concentrándose a su vez en pequeños glóbulos sólidos que van atrayendo más y más materia según se agrandan. Estos pequeños pedazos de piedra (llamados planetesimales) irán poco a poco uniéndose, a través de innumerables colisiones a baja velocidad, para dar lugar a objetos más y más grandes. Además la propia luz y el calor de la estrella central evaporan poco a poco los restos de gas y polvo, dejando los planetesimales como único resto de la nube original y del disco posterior. Con el tiempo los planetesimales continuarán uniéndose, y producirán una serie de planetas que giran aproximadamente en el mismo plano ecuatorial alrededor de la estrella central.
9. Hay otros tipos de luz?
Alberto Fernández Soto
Sí. La luz que podemos ver con nuestros ojos es una mínima parte de lo que llamamos el “espectro electromagnético”. Nuestros ojos están optimizados para ver esta luz porque es la mayor parte de la que nos llega procedente del Sol, y por tanto es especialmente útil. Pero también podemos percibir la radiación infrarroja, que es un poco menos energética que la visible. ¿Cómo? Simplemente acercando la palma de la mano a nuestra cara. El calor que recibimos es, en su mayor parte, radiación infrarroja-a misma que detectan las cámaras nocturnas de seguridad o las que usan en el ejército. A menores energías encontramos las microondas y las ondas de radio, que no percibimos directamente, pero que utilizamos a diario en muchas aplicaciones. En dirección contraria, hacia radiaciones de alta energía- y por tanto, potencialmente dañinas- encontramos la radiación ultravioleta. Aunque muy atenuada, también nos llega desde el Sol, y puede quemar nuestra piel. Más allá se encuentran radiaciones de muy alta energía, como los rayos X y los rayos gamma, de uso frecuente en medicina y aplicaciones científicas. Todos estos tipos de luz son emitidos por los astros, y cada uno de ellos nos da información sobre diferentes aspectos de su naturaleza.
10. ¿Para qué queremos telescopios tan grandes?
Alberto Fernández Soto
Cada uno de nosotros capta la luz con la pupila del ojo, un pequeño orificio de aproximadamente 1 centímetro de diámetro. Igual que ocurre con el agua, si colocáramos un embudo grande antes de ese orificio, podríamos recoger mucha más luz. Un telescopio de aficionado de 10 cm de diámetro recibe 100 veces más luz que el ojo, y el Gran Telescopio Canarias, de 10 metros, recibe un millón de veces más. Pero además, nuestro ojo capta luz de modo continuado, sin poder acumularla para ir sumando imágenes cada vez más claras.. Eso sí lo pueden hacer las cámaras fotográficas, de modo que si hacemos una foto con una exposición de 10 segundos, recogeremos 10 veces más luz que en un solo segundo. Es como si, además del embudo, pusiéramos un enorme cubo para recoger el agua. A los astrónomos nos interesa recoger mucha luz porque toda la información que tenemos de los objetos del cielo nos llega a través de ella. Cuanta más luz atrapamos, más lejanos son los objetos que podemos ver, y con más detalle podemos verlos. Así aprendemos todo lo posible sobre ellos.
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