dinámica del polvo

Un columpio que se balancea en una colina con dientes se comporta de manera extraña: sin empujes, se queda atascado en el primer hueco, pero con golpes rítmicos puede subir, bajar o quedarse quieto. Eso es exactamente lo que vieron los físicos cuando colocaron una mota de polvo en una trampa con fondo en dientes de sierra y comenzaron a empujarla alternativamente con rayos láser.

En un canal anular entre dos anillos dentados cuelgan microesferas: unas de 8 micrómetros de radio, otras de 14. Se enciende la descarga y las partículas se ponen en movimiento. Las pequeñas van hacia un lado, las grandes hacia el otro. Como en un centro comercial donde, para personas de distinta estatura, funcionan escaleras mecánicas que se mueven en direcciones opuestas.

Una burbuja de hidrógeno en un electrodo de platino se comporta como un nadador que intenta salir a la superficie, pero cada vez que casi se desprende, algo lo agarra por los pies desde abajo.

En el centro de una galaxia enana ultracómpacta (un sistema estelar muy denso de decenas de años luz de tamaño) funciona una aspiradora. Solo que en lugar de polvo, aspira el gas que expulsan las estrellas moribundas. Ese gas no se dispersa, sino que se arremolina en un embudo: un disco en rotación que poco a poco se asienta sobre el agujero negro.

El telescopio espacial JWST apuntó su lente hacia el abrasador mundo rocoso 55 Cancri e y vio una densa envoltura gaseosa. En cambio, la más fría TRAPPIST-1 b, que orbita a una tenue enana roja, no mostró envoltura alguna: roca desnuda. El panorama resultó invertido: los planetas calientes retienen atmósfera, los fríos la pierden.

En la oscura cocina de la nube molecular de Tauro, a 450 años luz de nosotros, se preparan decenas de sistemas planetarios. Cada estrella joven es un chef, y su disco protoplanetario es la mesa cubierta de harina (polvo) y vapor (gas).

Alrededor de una estrella recién encendida gira un remolino de polvo y gas. Ese remolino — el disco protoplanetario — crece absorbiendo materia de la nube circundante.

Un disco de gas y polvo gira alrededor de la joven estrella HV Tau C casi de canto. El telescopio James Webb ha analizado su espectro y ha detectado la emisión de hidrógeno molecular caliente (H₂). Esta revela un amplio viento bilateral que surge de las regiones internas y se extiende mucho más allá del disco.

El borde del reflector. Basta con apagar la luz cegadora de la estrella central y aparece un teatro de sombras. El coronógrafo del JWST, como un denso telón, ocultó la estrella TW Hydrae, y en el escenario de 120 unidades astronómicas de largo (cuatro veces la distancia a Neptuno) cobró vida su disco de acreción.

Setenta y dos discos protoplanetarios — capullos giratorios de gas y polvo, repletos de polvo cósmico y gas — quedaron bajo la mira del instrumento MIRI a bordo del JWST.

El disco galáctico se parece a una onda congelada en el agua: cada perturbación deja una marca que puede leerse miles de millones de años después. Cuando una galaxia enana satélite pasa de cerca o se produce una fusión frontal, las estrellas del disco empiezan a oscilar, como boyas mecidas por una ola.

En un mismo sistema estelar orbitan dos equipos de planetas. Unos se mueven en órbitas ordenadas, como patinadores en una pista, evitando choques. Otros se agrupan, sus trayectorias se cruzan y, tarde o temprano, ocurre un accidente cósmico: un impacto gigante.

Cerca de algunas estrellas jóvenes, donde recientemente terminó la formación estelar, no solo hay anillos de polvo, sino auténticos campos de batalla planetarios: discos de escombros extremos.

Como un delicado mecanismo de relojería, un sistema multiplanetario responde sensiblemente al más mínimo empujón.

Los flujos masivos de gas desde núcleos galácticos activos son un regulador clave de la evolución galáctica. Barren el medio interestelar, sofocan la formación estelar y dictan el crecimiento de los agujeros negros supermasivos.

Agita con fuerza una olla de sopa hirviendo: el líquido chapotea y las ondas golpean las paredes. Algo muy parecido ocurre dentro de un planeta gaseoso cuando, en una órbita alargada, pasa cerca de su estrella. La gravedad estelar excita potentes ondas internas en el planeta, conocidas como modos fundamentales de marea.

Las estrellas nacen en nubes frías de polvo cósmico y hidrógeno. Dentro de estos capullos, las protoestrellas —los núcleos de las futuras luminarias— durante mucho tiempo se consideraron solo acumulaciones calientes.

En el centro de una galaxia lejana, un agujero negro supermasivo está rodeado por un disco plano y giratorio de gas y polvo: un embudo gigante con materia cósmica. En este disco puede encontrarse un objeto compacto pequeño, por ejemplo, otro agujero negro de masa estelar.

Un planeta del tamaño de Neptuno, pero al rojo vivo. Bajo las nubes, un océano de magma capaz de absorber una atmósfera entera de hidrógeno. El nuevo modelo SEAMIST ha rastreado por primera vez cómo esa disolución cambia el destino del planeta desde su nacimiento hasta su vejez. La gran sorpresa es el mecanismo de ebullición catastrófica.

Un guiso espeso se enfría lentamente en la olla. De repente, el fuego debajo se aviva y el guiso comienza a hervir, rompiéndose en muchos pequeños remolinos. Algo similar ocurre con el disco de gas y polvo alrededor de una estrella joven cuando esta experimenta una erupción: una entrada repentina de material del disco hacia la estrella.

En el ensamblaje del Sistema Solar, como en un menú de degustación de alta cocina, la receta no siempre está fijada de antemano: a veces el último ingrediente se añade cuando el plato ya está al fuego.

Cuando el telescopio capta la luz de un lejano enana blanca, el espectrógrafo a veces detecta elementos pesados: calcio, hierro, magnesio. Estos metales no podrían permanecer en la tenue atmósfera del remanente estelar; son el rastro de escombros planetarios caídos recientemente.

El censo cósmico ha fallado. El contable hace balance: en una columna, todos los planetas que los astrónomos han contado en la Galaxia; en la otra, las reservas de material de construcción en los capullos de polvo de las estrellas recién nacidas. Los números no cuadran.

En un parque urbano, los árboles crecen más rápido que en un bosque profundo. No porque el suelo sea mejor, sino porque aquí chocan más a menudo sus ramas e intercambian semillas. Algo parecido hacen las galaxias en el protocúmulo de la Telaraña: un enorme cúmulo de materia que, dentro de miles de millones de años, se convertirá en un cúmulo maduro.

Después del Big Bang, la materia oscura y la materia ordinaria (principalmente hidrógeno) se separaron en velocidad.

Una estrella joven está rodeada por un disco plano y giratorio de gas y polvo, como masa de pizza que se hace girar. Dentro de ese disco nacen los planetas.

En una olla con agua hirviendo, las burbujas de vapor suben y estallan. En el mundo cuántico de un líquido superfluido, las burbujas se comportan de otra manera: pueden colisionar y engendrar vórtices, diminutas corrientes arremolinadas parecidas a remolinos en un río. Los científicos modelaron ese líquido con un enfoque holográfico.

En un disco de gas y polvo alrededor de una estrella joven, las partículas de polvo se comportan como granos de arena en una corriente de agua: el gas fluye más rápido, el polvo se queda atrás y entre ambos surge fricción. Esa fricción puede hacer oscilar las ondas magnéticas que recorren el disco.

Alrededor de las estrellas jóvenes giran nubes planas de gas y polvo, como una masa de pizza de la que, con el tiempo, se formarán los planetas. En esa nube hay varios elementos químicos, y el azufre es uno de los más esquivos: es difícil de captar con los telescopios porque se esconde en granos sólidos o se escapa en forma de gas.

En una nube, miles de diminutas gotas de agua flotan en el aire. Para que llueva, necesitan crecer: unirse en gotas más grandes y volverse lo suficientemente pesadas como para caer al suelo.

En las frías nubes de gas interestelar se extienden largos y densos filamentos. En ellos, como en incubadoras abarrotadas, maduran las futuras estrellas. Durante mucho tiempo se pensó que dentro de estos filamentos todo estaba gobernado por la gravedad: la materia fluye suavemente hacia los centros, donde la densidad aumenta y finalmente estalla una estrella.

Los sistemas planetarios jóvenes se parecen a una orquesta que acaba de empezar a ensayar: todos los músicos intentan tocar al mismo ritmo.

Alrededor de las estrellas jóvenes giran discos de gas y polvo: el material de construcción para futuros planetas. Dentro de estos discos, los granos de polvo no vuelan al azar: se alinean a lo largo de líneas invisibles por donde fluye el gas.

El telescopio James Webb observa cada vez más exoplanetas — mundos en otras estrellas. Algunos de ellos son esferas rocosas al rojo vivo, siempre mostrando la misma cara a su estrella. Allí la roca se funde, formando océanos de lava líquida. ¿Cómo se mueve esa lava?

La joven estrella HL Tau está rodeada por un disco de gas y polvo: la cuna de futuros planetas. Dentro de este disco, el gas no se queda quieto: gira en círculos, pero al mismo tiempo tiembla y se mezcla, como el agua en un río bravo. Los astrónomos han medido por primera vez la fuerza de esta mezcla.

Una avalancha de polvo no es simplemente un montón de nieve que se desliza montaña abajo. Es una nube que se precipita por la ladera a la velocidad de un automóvil. En su interior, la nieve no reposa, sino que vuela: miles de partículas diminutas son arrastradas por los remolinos de aire.

Alrededor de tenues estrellas rojas orbitan planetas rocosos. Algunos tienen un año que dura menos de un día terrestre: estos mundos se llaman exoplanetas de período ultracorto. Su superficie está al rojo vivo y su cielo siempre está bañado en una luz carmesí.

En las frías afueras del sistema solar, el agua se considera el principal material de construcción de los hielos. Pero en algunos cometas y cuerpos helados lejanos, la proporción de monóxido de carbono (CO) respecto al agua es inusualmente alta, como si de repente un helado tuviera demasiado jarabe.

Una gota de tinta cae en un vaso de agua y desde ella se expanden círculos. El agua parece simple, pero si miramos en su interior, cada molécula no solo avanza: también gira, como una diminuta peonza. Los físicos llaman espín a esta rotación propia de las partículas.

En las frías nubes de gas donde nacen las estrellas gigantes, todo hierve de movimiento. El gas se comprime, gira y se fragmenta en grumos: las futuras estrellas. Durante mucho tiempo se pensó que el campo magnético ponía orden aquí: como hilos invisibles, estiraba los grumos transversalmente. Pero nuevas observaciones han mostrado lo contrario.