¿Sabemos realmente de qué están hechas las estrellas?
¿Sabemos realmente de qué están hechas las estrellas?
Cada día, como ha ocurrido durante miles de millones de años, el Sol se eleva por el horizonte de la Tierra.
Puede estar a 150 kilómetros de distancia, pero nuestra estrella brilla tan fuerte en el cielo que ni siquiera podemos mirarla con nuestros propios ojos sin dañarlos.
En la superficie, el Sol tiene una temperatura de 5.500º C, lo cual podría hacer derretir por completo cualquier sonda de aterrizaje incluso antes de que llegara a acercarse.
Es, literalmente, demasiado caliente para manipularlo. Pero eso no significa que no podamos estudiarlo.
De hecho, hay varias técnicas gracias a las cuales comenzamos a desentrañar los secretos de las estrellas repartidas por el cielo nocturno, así como los del astro de nuestro propio patio trasero. ¿Cómo es esto posible?
Dispersando la luz
En 1802, un científico inglés llamado William Hyde Wollaston separó con un prisma la luz solar y observó algo inesperado: líneas oscuras en el espectro.
Unos años más tarde, el óptico alemán Joseph von Fraunhofer construyó un instrumento especial, el espectrómetro, para dispersar la luz mejor, y vio que existían más de estas curiosas líneas oscuras.
El Super-Kamiokande investiga el Sol, pero lo hace bajo tierra.
Los científicos pronto se dieron cuenta de que las líneas oscuras mostraban dónde faltaban colores del espectro, pues había elementos dentro y alrededor del Sol que estaban absorbiendo esas ondas de luz específicas.
Por tanto, esas líneas oscuras indicaban la presencia de ciertos elementos como hidrógeno, sodio y calcio.
Era un descubrimiento inteligente, bello y sencillo, y nos mostró algunos elementos clave de nuestra estrella más cercana.
Sin embargo, tal y como apunta el físico Philipp Podsiadlowski, este enfoque tiene sus limitaciones.
"Sólo nos habla de la composición del Sol en la superficie, no explica nada sobre la composición de su interior", dice.
Entonces, ¿qué hay dentro de el Sol? ¿Y cómo adquirió su colosal energía?
Bajo tierra
A principios del siglo XX surgió la teoría de que si los átomos de hidrógeno se fusionaran podrían crear un elemento completamente diferente –helio- y liberar energía durante el proceso.
El Sol era, por lo tanto, rico en hidrógeno y helio, y debía su gran poder a la formación de este último a partir del primero. Pero la idea todavía tenía que probarse.
"En 1930 se descubrió que la energía del Sol se debía a esa fusión, pero eso era tan sólo la teoría", explica Podsiadlowski.
Para poder saber más sobre la estrella que dio vida a nuestro mundo, era necesario sumergirse debajo de la Tierra.
De hecho, tuvimos que enterrar nuestros experimentos bajo las montañas.Así fue como se diseñó el detector japonés Super-Kamiokande (Super-K).
Cada elemento tiene un espectro de absorción único.
Unos 1.000 metros por debajo de la superficie, se encuentra una lúgubre sala de aspecto extraño.
Contiene un lago poco profundo de agua pura y 13.000 objetos esféricos cubren las pareces, el techo y el suelo bajo el agua.
Parece de ciencia ficción, pero el Super-K está destinado a entender mejor cómo funciona el Sol.
Estando tan dentro de la Tierra, es obvio que el Super-K no está construido para detectar la luz. En cambio, espera que se creen unas partículas muy especiales en el centro de nuestra estrella y volar a través de la materia como un avión vuela en el aire.
Hay muchos trillones de ellas pasando cada segundo. Y si no fuera por los detectores especiales, nunca hubiéramos sabido que están ahí.
Pero el Super-K puede revelar algunas de ellas, unas 40 al día, gracias a su detector de luz especial que fue creado cuando estas partículas, llamadas neutrinos, interactúan con su lago de agua pura.
La luz que se crea es muy débil, pero genera una suerte de halo que puede ser recogida por sus increíblemente sensibles detectores de luz.
La fusión de átomos dentro de las estrellas explica la formación de los neutrinos.
Algunos tipos especiales de neutrinos identificados con este método son considerados una prueba evidente de la fusión nuclear del hidrógeno en helio que ocurre dentro del Sol.
Y no conocemos otra explicación a la formación de los neutrinos.
Estudiarlos nos permite observar lo que sucede dentro del Sol casi en tiempo real.
Manchas solares
Es fácil tener la impresión de que el Sol es un elemento permanente. Pero las estrellas tienen ciclos y esperanzas de vida, que varían según su tamaño y proporción.
En la década de 1980, investigadores que trabajaban en la Solar Maximum Mission, se dieron cuenta de que en el transcurso los últimos 10 años, la energía del Sol se ha desvanecido y después recobrado fuerza de nuevo.
Era increíble, además, el número de manchas solares –regiones del Sol con temperaturas más bajas- relacionadas con esta actividad: cuantas más había, más energía se liberaba.
"Esto es muy peculiar; cuantas más manchas solares hay, más elementos fríos, más caliente se vuelve el Sol", dice Simon Foester, del Imperial College de Londres, Reino Unido.
Foster dice que los científicos descubrieron el porqué.
Hay zonas especialmente brillantes en la superficie solar -llamadas antorchas- que coinciden con las manchas solares pero que tienen ambos lados visibles, y son estas antorchas las que desprenden energía adicional.
Con rayos X y ondas de radio
Hay manchas solares por todo el Sol.
También es posible detectar erupciones solares: enormes destellos de materia que se forman de la acumulación de energía magnética del Sol.
Puesto que las estrellas emiten radiación a través del espectro electromagnético,estas erupciones pueden ser vistas con detectores de rayos X.
Pero hay otras formas de detectarlas. Una de ella es a través de las ondas de radio, otra forma de radiación electromagnética.
"El enorme radiotelescopio de Jodrell Bank, en Inglaterra, es el primero de este tipo en el mundo y puede detectar erupciones solares", dice Tim O’Brien, de la Universidad de Manchester, quien trabaja en el telescopio.
Cuando una estrella se comporta de forma "normal", sin mucha actividad, no emite muchas ondas de radio. Sin embargo, cuando nacen o mueren generan enormes emisiones.
"Lo que vemos son los elementos activos. Vemos las explosiones de las estrellas, ondas de choque, vientos estelares", dice O’Brien.
Los radiotelescopios también son utilizados por el científico irlandés Jocelyn Bell Burnell para descubrir púlsares, un tipo especial de estrella de neutrones.
Las estrellas de neutrones se forman después de explosiones gigantescas en las cuales una estrella colapsa sobre sí misma para volverse increíblemente densa.
Los púlsares son ejemplos de este tipo de estrellas, las cuales emiten una radiación electromagnética que puede ser detectada por radiotelescopios.
Es una señal muy irregular, que se emite cada pocos milisegundos y que hizo que, al principio, algunos investigadores se preguntaran si se trataba de formas de comunicación de especies inteligentes de otra parte del Universo.
El destino del Sol
Gracias al descubrimiento de muchos más púlsares, hoy en día se acepta el hecho de que este pulso regular es causado por el giro de la estrella misma.
¿Destinado a convertirse en una estrella enana?
"Si miras hacia el cielo en esa línea de visión, puedes ver un destello regular del haz pasando, como si se tratara de un faro", explica O’Brien.
Algunas estrellas están destinadas a ser púlsares.
Pero nuestro Sol no es una de ellas; es demasiado pequeño para estallar en una reacción supernova al final de su vida.
Entonces, ¿cuál es su destino en miles de millones de años?
Sabemos, de la observación de otras estrellas de nuestra galaxia, que existe todo un abanico de posibilidades.
Pero, dado lo que conocemos sobre la masa de nuestro Sol y habiéndolo comparado con otras estrellas, su futuro parece bastante claro: se expandirá gradualmente hasta el final de su vida –en otros 5.000 millones de años, más o menos- hasta convertirse en un gigante rojo.
Después, tras una serie de explosiones, tan sólo quedará el núcleo interno de carbono, que es tan grande como la Tierra.
Y éste se enfriará lentamente por más de un billón de años.
Hay muchos misterios sobre el Sol, y muchos proyectos interesantes para ayudar a descubrirlos.
Un ejemplo es la misión Solar Probe Plus de la NASA, que llegará más cerca del Sol que nunca antes en la historia para intentar averiguar cómo se producen los vientos solares y descubrir por qué la corona del Sol (un aura de plasma alrededor de la estrella) es más caliente que su superficie.
Por ahora, conocemos algunos de los misterios esenciales.
La canción de cuna del siglo XIX "brilla, brilla, pequeña estrella" dice: "me pregunto cómo eres". Es reconfortante saber que, 200 años más tarde, por fin tenemos una idea bastante buena al respecto.
