Broncas estelares en vivo y en directo

Por Miguel Santander, el 26 diciembre, 2012. Categoría(s): Astronomía • Física
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“Expansión de los restos de la erupción de nova de GK Persei, ocurrida en 1901: fuegos artificiales por todo lo alto.”

Atrapados en la superficie de este pequeño planeta y sesgados por la ridícula perspectiva que nos da el parpadeo cósmico que dura nuestra existencia, vivimos la ilusión de un firmamento inmutable. Sabemos, sí, que en realidad no es así: los planetas y el Sol, nuestros vecinos inmediatos, nos lo recuerdan en su rápido paso por la bóveda celeste, pero en cuanto salimos del barrio del Sistema Solar, el tiempo y la distancia se convierten en algo tan abrumador que da al traste con toda posibilidad de observar algún cambio.

Sí, todos hemos oído que hace cinco mil años la estrella polar de la época era Thuban, de la constelación del Dragón, y que dentro de millón y medio de años la estrella más cercana será Gliese 710 y no Alfa Centauri… ¿Cinco mil años? ¿Millón y medio? A la hora de la verdad, ¿a quién le importa? Total, como no tengamos suerte y presenciemos una explosión de supernova en nuestra galaxia, de modo que sea visible de día e ilumine el cielo de noche durante meses, como las ocurridas en los años 1006 y 1054, tendremos que conformarnos, de cuándo en cuándo, con esos débiles-puntitos-de-luz-que-ayer-no-se-veían que a veces aparecen en los medios. Eso, y disimular bien la frustración…

O no. Humano del s. XXI, llegas en el momento histórico adecuado. Antes de que el próximo fin del mundo te pille por sorpresa, te traigo algunos ejemplos de que el Universo no es tan inmutable como parece, de que algunas de sus maravillas pueden apreciarse, en vivo y en directo, en el breve lapso de tu vida.

Cadáveres gaseosos

Como diría George R. R. Martin con su Valar Morghulis, todas las estrellas deben morir. La mayoría —nuestro anodino Sol incluido— dura entre cinco y diez mil millones de años, hasta que el hidrógeno de su núcleo se agota y le hace hincharse como un globo absurdamente grande. Luego, tras varios millones de años más de reacondicionarse para reciclar los desechos de anteriores reacciones nucleares, la estrella se desprende de su propia corteza con un suave “puff”, y muere. El núcleo inerte queda entonces al descubierto, enfriándose poco a poco mientras ilumina el fruto de su propia agonía, una descomunal nube de gas de intrincada geometría y exquisita belleza conocida como nebulosa planetaria.

El ojo de gato, o NGC 6543, una nebulosa planetaria en expansión.”

Hasta ahí lo fácil. La complicación viene cuando la mayoría de estrellas tienen la mala costumbre de vivir en pareja, allí donde a veces nos parece ver solamente una, la dominante de la pareja. Y como todo matrimonio que se precie, tienen sus ocasionales broncas: que si tú sin mi ayuda habrías sido incapaz de moldear una nebulosa tan bonita y tan poco redonda; que si la nebulosa la hicimos juntos pero sólo me ocupo de iluminarla yo; que si me has engullido entera al hincharte y no me dejas mi espacio; que si cómo se te ocurre expulsar ya tu nebulosa si a mí todavía me quedan cien millones de años, Manolo, insensato, que no me va a alcanzar la pensión… Broncas que, en ocasiones, llegan a las manos, cuando la estrella ya muerta se muestra muy viva al absorber parte del gas de su compañera y producir una reacción termonuclear en su superficie, dando lugar a una espectacular explosión conocida como nova.

Y el resultado, sea nebulosa planetaria, nebulosa simbiótica, o restos de una erupción termonuclear de tipo nova, se mueve. Vaya si se mueve. Cada segundo, estas nubes de gas se expanden entre 20 y 200 kilómetros —mucho más, 1000 kilómetros, en el caso de la nova—, enriqueciendo y diluyéndose gradualmente en el medio interestelar del vecindario. Lo suficiente como para que se aprecie la diferencia entre dos imágenes de alta resolución separadas por varios años, siempre y cuando la nebulosa sea lo bastante rápida y esté lo bastante cerca (¡hemos llegado a medir distancias de unos 10.000 años-luz con esta técnica!). Y como para hacer bonitos time-lapses de la muerte de las estrellas.

Otra nebulosa, esta vez construida a pachas entre dos estrellas, con el aséptico y aburrido nombre de Hen 2-147

La gigante roja mató a la enana blanca a con la bombona de hidrógeno en la biblioteca…

¿Cómo demonios hace una estrella solitaria —una mera esfera de gas, recordemos—, para dejar tras de sí un cadáver a menudo tan poco redondo? ¿Cuánto “pesaba” al morir? ¿Necesita quizás un compinche para moldear y transportar semejante cadáver? Si lo tenía, ¿de quién de las dos estrellas que orbitaban juntas es el cadáver? ¿Cómo contribuyó la otra? ¿Con su campo magnético, con su momento angular? Es en este punto cuando el trabajo del astrofísico comienza a parecerse al de un detective forense y la investigación a la resolución de un complejo asesinato.

Imagínense si es complejo, que la primera pregunta que habremos de contestar es “¿a qué distancia queda la escena del crimen?”. La distancia, sí, será la piedra angular de nuestra investigación, pues de ella dependen variables tan importantes como la masa del cadáver estelar, el tiempo transcurrido desde el asesinato, o el brillo inherente de la estrella inerte que lo ilumina. Y la distancia, por desgracia, es uno de los parámetros peor conocidos en esta clase de objetos. No es de extrañar, ya que a ver quién es el listo que acierta a qué distancia está esa moto que viene, de noche y sin saber de qué potencia es la bombilla de su faro. De ahí que uno se devane los sesos para encontrar soluciones ingeniosas para calcular distancias. Y ahí es donde nos va a ayudar nuestro time-lapse.

M 2-9, la nebulosa de la mariposa, muestra este bello faro rotatorio.

Esto son Grissom y Tales de Mileto que entran en un bar y dice…

Si esto fuera CSI o Bones, claro, introduciríamos nuestras dos imágenes en el superordenador y tendríamos al instante un modelo tridimensional completo que nos daría, no sólo la distancia con sus veinte cifras decimales, sino todas las demás respuestas, apuntando impúdicamente al asesino y dejándonos sin más trabajo que sentarnos a ver si semejante cacharro es capaz también de hacernos una tortilla de patatas decente.

En la realidad, no nos bastará con las dos imágenes; nos hará falta tener también un buen espectro de la nebulosa para saber a qué velocidad se mueve el gas hacia nosotros —según su corrimiento Doppler—, y algo de ingenio a la hora de combinar la información en un modelo tridimensional. Pero vayamos a lo básico: imaginemos que estamos de noche en algún sitio bonito iluminado por la Luna llena. Las inconfundibles luces de posición de un avión cruzan nuestro campo visual de lado a lado. Entre dos instantáneas separadas por 10 segundos, el avión se ha desplazado visiblemente. ¿Cuánto? Pues pongamos que diez veces el diámetro del disco lunar, que como referencia —no vean lo útil que es a veces incluir la luna en nuestras fotos—, sabemos que es de medio grado. O sea, 5 grados de nuestro campo visual en 10 segundos. Ahora, si sabemos que el avión viaja transversalmente y a 1000 km/h, en esos 10 segundos habrá recorrido casi 3 kilómetros.

Conociendo la distancia recorrida por el avión y el ángulo que abarca en nuestro campo visual, podemos saber a qué distancia se encuentra de nosotros. Pues con las nebulosas, la misma historia. (Obviamente, el triángulo no está a escala; si lo estuviera, ocuparía todo el post de alto).

El resto es coser y cantar. Echemos mano de la trigonometría más básica, la que aprendimos todos en secundaria, para construir un triángulo recto imaginario con tres vértices: nuestros ojos, la posición inicial del avión, y su posición final. Conocemos el cateto corto, 3 kilómetros, y el ángulo opuesto, nuestros 5 grados, por lo que será trivial calcular que el cateto largo —la distancia al avión— es de unos 30 kilómetros.

Pues con las nebulosas es la misma historia. Bien, no es el ordenata de Bones, pero no me negarán que también tiene su aquel. Y con la ventaja de que al menos no hemos tenido que viajar hasta allí para recoger unas muestras viscosas y putrefactas. Y de que, por el camino, nos salen unos time-lapses de lo más espectaculares.

Así qué la próxima vez que alguien le diga que el cielo es eterno e inmutable, conteste —o piense al menos para sus adentros— que, sin embargo, se mueve.

Referencias y más fuentes:

Hubble Space Telescope measurements of the expansion of NGC 6543: Parallax distance and nebular evolution, Reed et al., 1999, Astronomical Journal, 118, 2430

HST and VLT observations of the symbiotic star Hen 2-147. Its nebular dynamics, its Mira variable and its distance, Santander-García et al., 2007, Astronomy & Astrophysics, 465, 481

The evolution of M 2-9 from 2000 to 2010, Corradi et al., 2011, Astronomy & Astrophysics, 529, 43 [Versión divulgativa]

A Three-dimensional View of the Remnant of Nova Persei 1901 (GK Per) [ArXiv], Liimets et al., 2012, Astrophysical Journal, 761, L34 [Versión divulgativa]



Por Miguel Santander, publicado el 26 diciembre, 2012
Categoría(s): Astronomía • Física

 

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