DeNunCianDo - Asomándonos a las estrellas

Históricamente las estrellas, junto con algún otro cuerpo del Sistema Solar, han sido el primer objeto de interés de la mente humana respecto a lo que existe más allá de nuestro horizonte. Por ello, una vez que se dispuso de los conocimientos físicos suficientes, los astrofísicos pioneros abordaron cuestiones sobre su naturaleza, la emisión de luz, etc. Estamos hablando de finales del siglo XIX y principios del siglo XX, el estudio de las estrellas es uno de los más antiguos de la astrofísica.

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Avanzado el siglo XX, la comunidad astrofísica consideró, más o menos de forma inconsciente, que casi toda la física estelar estaba ya descrita y que había otros problemas más sugerentes en el Universo. Y esta disciplina dejó, poco a poco, de estar en el candelero, en buena parte porque era imposible ver el interior de las estrellas. Pero en los últimos años varios hechos han provocado que vuelva a suscitar un fuerte interés. Destaca, primero, el auge de la exploración exoplanetaria, realizada en su mayor parte mediante la observación y caracterización de la estrella que alberga el planeta. Y, segundo, el desarrollo de la astrosismología, la única técnica conocida capaz de aportar información sobre el interior estelar, antes inaccesible. Otros factores que han influido son la construcción de grandes telescopios terrestres y de telescopios espaciales muy especializados y sensibles o el descubrimiento de objetos subestelares (enanas marrones y cuerpos de masa planetaria).

Las estrellas vuelven a despertar el interés científico, a pesar de que nunca hayan dejado de fascinar a la sociedad, muchas de las preguntas de la gente versan sobre ellas. Debían de sentirse algo celosas, con tantas noticias sobre los planetas, la materia oscura, el Big Bang, etc. Ha llegado el momento de repasar de forma genérica el estado actual de lo que sabemos y de lo que no sabemos de ellas.

Comencemos por lo básico. La mayoría de las estrellas son objetos más o menos esféricos de plasma que emiten la energía generada en su interior en reacciones de fusión nuclear. Debido principalmente a esta energía, la temperatura es tan alta que el gas inicial del que nacieron se termina convirtiendo en una "sopa" de electrones y núcleos atómicos, es decir, en un plasma. A lo largo de su vida, una estrella experimenta distintas reacciones nucleares y éstas ocurren en varios lugares. Aún así podemos decir, sin miedo a equivocarnos mucho, que la mayor parte del tiempo las estrellas están convirtiendo núcleos de hidrógeno en núcleos de helio y que lo hacen en su centro. Los ritmos a los que se dan ciertas reacciones, y en qué cantidad, se desconocen a día de hoy. Determinarlos es fundamental para entender cómo evolucionan las estrellas, su edad, etc. Además, tienen implicaciones en la comprensión de qué es la materia oscura. Veamos.

Uno de los principales candidatos a formar parte de la materia oscura son las partículas subatómicas denominadas neutrinos. De ellos se sabe que tienen muy poca masa aunque ésta no se haya podido determinar aún con precisión. Cuando aprendamos cuánto vale conoceremos cuánto contribuyen los neutrinos al conjunto de la materia oscura. La respuesta puede estar en el Sol pues éste emite neutrinos como resultado de sus reacciones nucleares que son detectables por ciertos instrumentos.

Hay tres clases de neutrinos. Las teorías predicen que es posible que algunos cambien de categoría por el camino (la probabilidad de que ello ocurra depende de su masa). Si determinamos cuántos salen del Sol y somos capaces de detectar los que llegan a la Tierra, podremos saber cuántos han cambiado y encontrar su masa. Como no sabemos con exactitud la cantidad de neutrinos emitida no es posible dar por cerrado aún el problema de la masa de los neutrinos. Hay que conseguir describir con más exactitud el centro del Sol, bastantes esfuerzos se están dedicando a ello.

Continuemos el retrato de una estrella. Los rasgos generales de su estructura interna los conocemos bien, principalmente gracias a simulaciones hechas por ordenador. La inmensa mayoría de ellas solamente describen cómo varía la estrella al movernos del centro a la superficie, es decir, en una dimensión. Sabemos que es un objeto muy complejo, que tiene diversas zonas donde el plasma es turbulento (incluso como una olla hirviendo), zonas que se parecen a la atmósfera terrestre con movimientos circulares tipo borrasca, etc. Pero ha llegado el momento de dar el salto a una descripción global de la estrella. Aquí es, desde mi punto de vista, donde hay más opciones para la evolución de la física estelar en la actualidad. Las simulaciones que más se utilizan, sin estar completamente agotadas, tienen poco margen de mejora. Ya hay grupos de investigadores con modelos que hacen una descripción de la estrella incluso en tres dimensiones, y que nos han sacado de ciertos errores provocados por las simulaciones clásicas. El gran problema de este salto es la magnitud de cálculos que se necesitan y su complejidad. Pero las nuevas tecnologías nos acercan más rápidamente de lo esperado al objetivo. Veamos un ejemplo de sus posibles aplicaciones.

Los campos magnéticos aparecen como resultado de la suma de la rotación y la turbulencia en la superficie del Sol. Son los responsables de las manchas solares, las cuales han puesto hace poco un problema que tiene muy ocupada a la comunidad científica. La cantidad de manchas, que reflejan una parte importante de la actividad solar, varía con el tiempo en períodos cíclicos. El último ciclo ha sido muy sorprendente: en lugar del aumento de actividad previsto tuvo lugar uno de los periodos de más calma. Esto ocurrió el año pasado y desde entonces los ordenadores y las cabezas echan humo intentando explicar el porqué. Parece que una descripción más precisa, con modelos en dos y tres dimensiones, de ciertas zonas internas del Sol sería una de las principales claves para entender este hecho y poder así predecir con más fiabilidad los ciclos solares. Estos ciclos tienen una gran influencia en nuestro planeta, especialmente por el impacto de la actividad solar en las comunicaciones por satélite.

Otro gran problema al que nos enfrentamos actualmente es el de la composición química del Sol. La mayor parte de lo que somos (todo excepto el hidrógeno y parte del helio y otros gases) se ha formado en las estrellas, que dedican su vida a convertir unos elementos químicos en otros más pesados, así es como han aparecido la inmensa mayoría de los que componen la naturaleza. Por tanto, para comprender cómo se forman los sistemas planetarios, y en particular los planetas pequeños y rocosos; cómo llegan éstos a tener los elementos químicos que después son la base de la vida; cómo evolucionan las estrellas, hemos de conocer con precisión su composición, empezando por la del Sol.

Durante mucho tiempo se pensó que las cantidades de los diversos elementos estaban bien establecidas en nuestra estrella, y que sólo se podían hacer pequeñas correcciones. Pero recientemente se publicó que tiene menos elementos pesados de los esperados. Desgraciadamente, al utilizar estos nuevos datos parece que mucho de lo que entendíamos ahora no encaje con lo que observamos. Lo que ocurre es que los modelos que utilizamos para analizar las observaciones ya no se ajustan como antes. Estamos en la encrucijada de decidir si los modelos están mal y necesitamos grandes modificaciones en ellos o si las nuevas composiciones químicas son incorrectas. En cualquier caso el resultado es que aún tenemos camino por delante para entender completamente lo que observamos en el Sol y para determinar cuál es su composición química.

No nos centremos sólo en el Sol, también hay grandes retos en otros tipos de estrellas. Las llamadas estrellas subenanas son todo un misterio. Se trata de los restos de lo que fue una estrella mayor, de su núcleo al final de diversas etapas vitales, al igual que las conocidas enanas blancas. El problema es que su temperatura y cantidad de emisión de luz hacen muy difícil explicar cómo pueden existir.

Alrededor de estas estrellas también se han encontrado planetas, auténticos supervivientes de los abruptos cambios, aún desconocidos, por los que han pasado. Recientemente, con los telescopios espaciales CoRoT y Kepler se han realizado grandes avances en este tipo de estrellas, pero el problema de su origen sigue irresuelto. Por cierto, estos satélites, que actualmente están proporcionando una gran cantidad de datos, están realizando un mapa de las estrellas pulsantes que no esperábamos en muchos de los casos, generando a día de hoy más dudas que respuestas. Así es la vida.

Y hay muchas otras cuestiones que resolver: estrellas masivas que expelen periódicamente materia (las llamadas Be), estrellas con composiciones químicas extrañas (como las Am o las ? Bootis), el extraño caso de la estrella Eta Carinae, aparentemente cerca de explotar como supernova, etcétera, etcétera. No es el objetivo de este artículo aburrir al lector ni entrar en detalles que estoy seguro que interesan sólo a los especialistas.

En definitiva, las estrellas forman parte de los objetos del Universo que más hemos estudiado, y ahora vuelven a recuperar parte del interés perdido. Y aunque en líneas generales comprendemos bastante bien qué son y por qué son así, existen muchos hechos inexplicables. La fauna de estrellas es enorme, cada cual con sus propias características y con sus propias incógnitas. Pero no se preocupen, seguimos en ello.