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Ulises y la Ciencia

Desde abril de 1995, el profesor Ulises nos ha ido contando los fundamentos de la ciencia. Inspirado por las aventuras de su ilustre antepasado, el protagonista de la Odisea, la voz de Ulises nos invita a visitar mundos fascinantes, sólo comprendidos a la luz de los avances científicos. Con un lenguaje sencillo pero de forma rigurosa, quincenalmente nos cuenta una historia. Un guión de Ángel Rodríguez Lozano.

Estrellas a ojo desnudo.

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Hoy Ulises nos invita a dar un paseo nocturno lejos de las luces excesivamente brillantes de las ciudades para observar a simple vista el firmamento. En un principio a nuestros ojos les cuesta acostumbrarse pero pronto el cielo estrellado nos va mostrando detalles inesperados. Cuanto más tiempo miremos, más patentes van siendo esas diferencias entre los distintos astros. Unos, muy pocos, cambian de posición, son los planetas, satélites y cometas, pero el resto, la inmensa mayoría, permanece inmóvil noche tras noche. Las estrellas no sólo brillan unas más que otras sino que sus colores también son ligeramente distintos, unas son rojizas, otras blanco-amarillentas y otras tienen un color azulado. Es ahí, en su luz, donde yacen ocultos muchos de sus secretos.

La luz de las estrellas es portadora de secretos

La luz nace en los átomos, diminutos ladrillos del universo capaces de absorber o emitir energía luminosa de unas frecuencias determinadas, es decir, de unos colores concretos. La luz es, pues, la tarjeta de presentación de los átomos y por eso, al analizarla, podemos averiguar la naturaleza de las sustancias que la generan o que la absorben. Esa propiedad sirve para identificar tanto los elementos químicos de un gas de laboratorio como para conocer la composición de los lejanos y calientes gases que rodean a las estrellas.

A principios de siglo, en la Universidad de Harvard, trabajaba un grupo de mujeres a las que llamaban despectivamente “calculadoras”. Su labor consistía en recopilar, una a una, la luz de cientos de miles de estrellas. Para su estudio, descomponían la luz procedente de cada astro en sus colores básicos y la fotografiaban. Esa fotografía de colores es llamada espectro. Analizando esos datos, una de esas “calculadoras”, Annie Jump Cannon, realizó la primera clasificación de las estrellas. Las ordenó en clases atendiendo a sus colores. A cada clase le asignó una letra. Las más azuladas eran de tipo O, le seguían las de tipo B, A, F, G, K y, por último, a las más rojas les dio la letra M. Los alumnos, idearon una regla nemotécnica para recordar la clasificación. Era una frase en inglés que decía: “Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me” que se puede traducir por “Oh, sé buena chica, bésame”.

¿A qué distancia están las estrellas?

Además del color, otra posibilidad era estudiar el brillo. La intensidad de la luz emitida por una bombilla roja será menor cuanto más lejos esté, pero su luz seguirá siendo roja. Un astrónomo danés, llamado Hertzsprung, se le ocurrió que si dos estrellas tenían el mismo espectro, es decir la misma distribución de colores, deberían ser muy semejantes y, por lo tanto, su diferencia de brillo debía depender de la distancia a la que se encontraban. La idea resultó ser cierta, bastaba con determinar la distancia de una estrella con un espectro determinado para que se pudieran calcular las distancias de muchas otras del mismo tipo. Así, jugando con el color, la intensidad o magnitud y la distancia, se fue formando poco a poco la imagen en tres dimensiones que tenemos del universo.

La energía de las estrellas

Mientras que los astrónomos se dejaban los ojos mirando por los telescopios, los físicos trataban de resolver otro de los grandes enigmas: ¿De dónde salía la inmensa cantidad de energía que alimentaba a las estrellas? La solución estaba, paradójicamente, en lo más diminuto del Universo: el núcleo atómico. Solo en el corazón de las estrellas, la gravedad comprime la materia con una fuerza tremenda, tanta, que consigue unir dos protones, dos núcleos de hidrógeno superando su propia repulsión eléctrica. Así se produce una cadena de fusiones nucleares que convierten el Hidrógeno en Helio. En el proceso, una pequeña cantidad de masa se convierte en una gran cantidad de energía. La energía que alimenta a estrellas.

En lo más profundo de una estrella común, como el Sol, las condiciones son inimaginables. La materia es unas doce veces más densa que el plomo y las reacciones nucleares de fusión elevan la temperatura hasta los 15 millones de grados. Es un infierno en el que se queman, cada segundo, 4 millones y medio de toneladas de hidrógeno. Pero no se preocupen, el Sol no corre peligro de apagarse inmediatamente, aún tiene combustible para 5.000 millones de años más. En una estrella más grande, las condiciones de su interior son aún más extremas y el combustible se consume más rápidamente, por eso, curiosamente, cuanto más masa tiene una estrella, más corta es su vida. Un astro diez veces más masivo que el Sol, apenas durará cien millones de años mientras que una pequeña enana, de apenas una centésima parte de la masa solar, quemaría su hidrógeno con tanta prudencia que podría vivir un billón de años.

La muerte de las estrellas

Los últimos estertores de una estrella como el Sol irán acompañados de una contracción repentina y estremecedora de su núcleo. Su atmósfera, en cambio, se expandirá, engullendo a Mercurio, Venus, la Tierra…. En esos momentos el Sol se inflará hasta convertirse en una Gigante Roja. Finalmente, la atmósfera estelar se perderá en el espacio dejando atrás una pequeña estrella, del tamaño de la Tierra pero muchísimo más densa: una enana blanca. El proceso de contracción hará que se enciendan otras reacciones nucleares y los núcleos de helio se fundirán para formar átomos de carbono, oxígeno, neón…. Si la masa de la estrella fuera menor que dos o tres veces la masa del Sol acabaría formando una esfera durísima y pesada que podría acumular la masa del Sol en una pequeña bola del tamaño de una ciudad: una estrella de neutrones. Si la masa inicial de la estrella que muere es mayor, el proceso de contracción se desequilibra y el astro muere en medio de la explosión más grande jamás conocida: una supernova. Sus trozos saldrían despedidos inundando el espacio de átomos de carbono, oxígeno, hierro, plomo…. Elementos químicos que, más tarde, formarán los planetas como la Tierra y proporcionarán la materia prima necesaria para criaturas como nosotros. En ese sentido, todos los seres vivos somos hijos de las estrellas.

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