primeras estrellas

A 40 años luz de nosotros vive una estrella que durante mucho tiempo pasó desapercibida: TRAPPIST-1 emite al espacio dos mil veces menos luz que el Sol. Pero a su alrededor se encontraron nada menos que siete planetas del tamaño de la Tierra, y tres de ellos orbitan en la zona donde el agua podría permanecer líquida.

Tres armarios con piedras. En uno, granos metálicos y el mineral gris enstatita; en el segundo, los mismos granos pero con vetas oxidadas; en el tercero, arcillas estratificadas, hinchadas de agua. Los tres conjuntos se extrajeron de meteoritos caídos en la Tierra: las condritas.

El intérprete se distrae con cada susurro en la sala, y una reunión de una hora se convierte en dos. Una estrella de neutrones comprime la masa del Sol en una esfera del tamaño de una ciudad, y la materia de su núcleo es más densa que el núcleo atómico. Los físicos no pueden comprobar en el laboratorio cómo está hecha: no se puede generar la presión necesaria.

Dos peonzas giran tan cerca que casi se tocan. Una es azul y ardiente; la otra, blanca y tenue. Juntas completan una vuelta en veinte horas. Es el par Feige 64: una estrella azul de apenas un tercio de la masa del Sol y una enana blanca —el núcleo enfriado de una antigua estrella— una vez y media más pesada que nuestro astro.

Dos estrellas giran una alrededor de la otra como bailarines que se acercan y se alejan. Con el tiempo, una de ellas se hincha y sus capas externas fluyen hacia la vecina. La que recibe el material ajeno no se distingue en apariencia de una estrella solitaria, pero su superficie lo recuerda todo.

En los primeros instantes tras el Big Bang, la materia y la antimateria deberían haber nacido en cantidades iguales. Pero hoy, a nuestro alrededor, hay materia ordinaria, mientras que la antimateria casi no se encuentra. ¿Dónde fue a parar?

Una estrella no es solo un sol lejano. Es la cuna de los planetas, que guarda en su luz la historia del nacimiento de todo el sistema. La composición química de una estrella es su ADN.

Las estrellas más masivas son como globos demasiado inflados: su envoltura ya no se estira, sino que empieza a expulsar materia rápidamente. En cierta etapa, la pérdida de masa se vuelve tan intensa que la estrella deja de aumentar de tamaño. Los astrónomos observan este momento como una inflexión en un diagrama donde las estrellas se ordenan por luminosidad y temperatura.

En las profundidades negras del cosmos, en la superficie de diminutas partículas de hielo, tiene lugar una construcción silenciosa. Allí, donde la temperatura cae casi hasta el cero absoluto y la radiación es intensa, el aminoácido glicina (el ladrillo proteico más simple) se une consigo mismo.

La galaxia NGC 4254 se encuentra a un millón y medio de años luz del centro del cúmulo de galaxias de Virgo. Arrastra tras de sí una larga cola de hidrógeno que se enfría, una señal de que se está precipitando a toda velocidad en el medio interestelar caliente.

Un cúmulo estelar joven se parece a una orquesta antes del concierto: cada instrumento se afina a su manera y el rumor general parece caos. Pero si uno presta atención, puede distinguir notas individuales.

En el universo primitivo, apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang, los astrónomos observan objetos extraños: pequeños puntos rojos. Son compactos, rojos, y en sus espectros las anchas líneas de Balmer delatan la presencia de agujeros negros supermasivos. Pero, ¿cómo pudo un agujero acumular millones de masas solares en tan poco tiempo?

A la pareja estelar J05+50 le toma casi dos meses completar una órbita alrededor de su centro común. Desde la Tierra se ve como un punto débil en la constelación de Hércules — a 4625 pársecs de nosotros. La fotometría de la estrella binaria registra solo un suave bamboleo de brillo, como el pulso de un corazón gigante.

Quince años de observaciones del telescopio de rayos gamma Fermi han revelado una grieta en el suelo de la Galaxia. Al sur del cúmulo Westerlund 1 —el cúmulo estelar joven más masivo de la Vía Láctea— se ha detectado un brillo extendido que coincide con una cavidad en el hidrógeno atómico.

En 2016, los astrónomos observaron algo increíble: una estrella lejana, llamada Ícaro, brilló con intensidad durante varias semanas, superando el abismo del espacio.

La nebulosa de Orión es el escaparate de la astrofísica, un laboratorio para estudiar la formación estelar a la vuelta de la esquina. Desde hace más de un siglo su luz se descompone en espectros, y cada línea prohibida susurra su propia versión de cuántos electrones hay por centímetro cúbico.

En 1981, Alan Guth propuso el escenario de la inflación cosmológica —una expansión vertiginosa del espacio que estiró las fluctuaciones cuánticas hasta el tamaño de galaxias enteras. Desde entonces, los cosmólogos, como arqueólogos, excavan este evento a través de las estructuras del Universo.

En la gigantesca cuna cósmica, la nebulosa Tarántula, los astrónomos observaron de cerca 122 estrellas masivas, cada una al menos 30 veces más pesada que el Sol. Midieron el contenido de nitrógeno en sus atmósferas y el panorama resultó inesperado.

Imagine un antiguo manuscrito en el que una nueva historia se ha escrito sobre un texto más viejo. Con el tiempo, la capa superior se adelgaza y las líneas del pasado asoman a través de ella. Así, como un palimpsesto, funcionan los cúmulos globulares, los sistemas estelares más antiguos del Universo.

El modelo cosmológico estándar ΛCDM, donde la materia oscura y la energía oscura actúan como los principales arquitectos del universo, ha predicho datos astronómicos durante décadas con la precisión de un cronómetro suizo. Tres genios sentaron sus bases.

Hace dos mil años, en la constelación de Eridanus, brillaba un faro resplandeciente que quedó registrado en los catálogos de los astrónomos antiguos. Hiparco, en el año 129 a.C., lo anotó como estrella de primera magnitud; Ptolomeo confirmó su brillo en el Almagesto, y el sabio persa al-Sufi, en 964, todavía la veía entre las más brillantes.

Justo después del Big Bang, el universo era un desierto químico: solo hidrógeno y helio, ni rastro de metales. Pero pasaron instantes (en términos cósmicos) y comenzó el nacimiento de las primeras estrellas, la población III.

Imagina un bosque plantado en un solo día. A simple vista todos los árboles son iguales, pero sus anillos de crecimiento cuentan historias distintas: unos crecieron en suelo virgen, otros sobre cenizas de incendios antiguos.

En el centro de una galaxia, la gravedad concentra la materia oscura formando una densa 'espina'. Esta espina oscura se asemeja a un embudo de partículas invisibles alrededor de un cuerpo masivo. Pero si tanto el centro como las partículas son agujeros negros primordiales, el panorama se rompe.

Las galaxias lenticulares son las «tranquilas» del cosmos: tienen disco, pero no brazos espirales brillantes. Durante mucho tiempo, su origen fue un misterio. Un equipo de científicos ejecutó la simulación por computadora Hydrangea y siguió el destino de cada galaxia desde su juventud hasta nuestros días. En el diagrama «masa-tamaño», estas galaxias se alinean formando una V.

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.

Antes se consideraba a Urano y Neptuno como gigantes de hielo debido a las supuestas capas de agua, metano y amoniaco congelados. Nuevos cálculos pintan un panorama diferente: en sus profundidades se esconde un océano de magma caliente que, bajo una presión enorme, ha absorbido una cantidad colosal de hidrógeno.

La galaxia NGC 1277 se parece a un libro antiguo que nadie ha abierto en miles de millones de años. Se formó rápidamente, en los albores del universo, y desde entonces apenas ha cambiado: no ha chocado con sus vecinas ni ha acumulado nuevas capas.

El telescopio James Webb observó el disco de gas y polvo alrededor de una joven estrella, donde nacen planetas, y por primera vez distinguió hielo de agua pesada. Esta agua no es común: en sus moléculas, el hidrógeno ordinario es reemplazado por deuterio, su primo más pesado.

El Universo suena. No en el sentido habitual: su sinfonía está grabada en las minúsculas variaciones de densidad a partir de las cuales crecieron las galaxias y nosotros mismos.

Las galaxias elípticas son tranquilas megápolis estelares jubiladas. Según todas las leyes, su luz debería ser serena, rojiza, como un atardecer. Pero los espectros gritan lo contrario: en el ultravioleta lejano, estas ancianas arden como guirnaldas navideñas. Durante tres décadas, los astrónomos se devanaron los sesos con este «repunte ultravioleta» (UV upturn).

En el corazón de la Vía Láctea, en la nube G+0.693, los astrónomos captaron una señal dulce: líneas de emisión de eritrulosa, un azúcar simple con cuatro átomos de carbono y cuatro de oxígeno.

El Universo es un cocinero genial, y el Big Bang es su receta perfecta. El hidrógeno subió esponjoso, el helio se fundió suave, pero el litio-7 parecía demasiado salado: la teoría predice tres veces más del que los astrónomos encuentran en las estrellas más antiguas.

En el silencioso teatro del cosmos, la obra de la vida de una estrella transcurre durante miles de millones de años. Pero a veces un director invisible se cuela en el escenario: un agujero negro primordial.

En una orquesta, cada músico toca su parte, pero en cierto momento todos los instrumentos se detienen en una misma nota. Algo así ocurre con los rayos cósmicos: partículas que llegan a nosotros desde estrellas lejanas.

En el corazón de la nebulosa del Águila, a unos 7000 años luz de nosotros, se alzan tres columnas gigantes de gas y polvo: los Pilares de la Creación. Su forma es familiar para muchos gracias a las imágenes del telescopio Hubble. Ahora, la cámara infrarroja del Webb ha permitido mirar dentro de estos densos capullos donde nacen las estrellas.

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 la familia de los restos superdensos de estrellas muertas, durante mucho tiempo hubo un vacío. Las estrellas de neutrones — rápidas peonzas del tamaño de una ciudad — rara vez superan las dos masas solares. Los agujeros negros comienzan aproximadamente en cinco masas solares. Y entre ellos hay un «vacío» donde durante décadas no se encontró ningún objeto.

Inmediatamente después del Big Bang, en el espacio podrían haber flotado cúmulos con una masa de un billón de soles y una carga eléctrica de fuerza colosal, como billones de esferas electrificadas.

En el densamente poblado centro de la galaxia, dos estrellas orbitan tan cerca que una despoja a la otra de sus capas externas, como el viento arranca la ropa de un tendedero. Queda un núcleo caliente de helio: una estrella sin envoltura de hidrógeno.