inestabilidad gravitacional

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.

Un agujero negro no es solo un abismo. Es un caldero ardiente cuya temperatura aumenta a medida que se evapora. Los autores del estudio descubrieron que cuando el calor alcanza un umbral crítico, el agujero parece hervir.

Un disco de gas con un peso de cuatrocientos mil soles rodea al agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Su atracción actúa como un timón gravitacional: lenta pero inexorablemente, gira las órbitas de las estrellas binarias, empujándolas hacia la región donde las fuerzas de marea desgarran la pareja.

89 milisegundos. Eso dura la avalancha de vórtices que acelera bruscamente la rotación del púlsar Vela — uno de los púlsares más famosos por sus glitches. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran a gran velocidad, nacidas del colapso de supernovas.

Una fogata arde parejo y durante mucho tiempo. Pero basta un soplo de viento para que la llama se apague, dejando solo brasas. Una historia similar ocurrió con el gravastar, un objeto hipotético que debía reemplazar al agujero negro. Un agujero negro común esconde en su interior una singularidad: un punto donde las leyes de la física se rompen.

En el interior de los planetas y estrellas, en los océanos rotantes de plasma, chocan flujos turbulentos, fuerzas de Coriolis y tensión magnética. La intriga principal es cómo la energía de este caos cristaliza en un armazón magnético estable, capaz de perdurar miles de millones de años.

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.

Una peonza del tamaño de una ciudad, que pesa más que el Sol y da cientos de vueltas por segundo. Eso es una estrella de neutrones: el resto de una estrella que explotó. A veces, su rotación se acelera de repente, como si algo en su interior cambiara de estado. Los astrónomos llaman a estos saltos glitches y sospechan que los culpables son vórtices invisibles en el relleno superfluido de la estrella.

Un patinador sobre hielo pega los brazos al cuerpo y su giro se acelera de repente. Cuando una estrella masiva agota su combustible y su núcleo colapsa, ocurre algo parecido, pero a escala cósmica.

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 el centro de casi todas las galaxias grandes se esconde algo supermasivo y oscuro. La mayoría de las veces se piensa que ese algo es un agujero negro: una región donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Pero, ¿y si allí no hubiera un agujero negro, sino una esfera densa de partículas ultraligeras, una estrella de bosones?

Un enorme disco giratorio de gas y polvo rodea a una estrella joven. En esta "maternidad" de planetas a menudo se ven anillos y huecos, como si un arado invisible hubiera trazado surcos. Por lo general, se asocian con planetas ya formados que, con su gravedad, despejan caminos.

El agua en un río a menudo forma remolinos. Pero en los semiconductores, la base de los microchips, los electrones también se convierten en un fluido a bajas temperaturas y alta pureza. Si se crea una cavidad circular, aparecen vórtices, como en un remanso fluvial.

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

Se abre un viejo cofre con reliquias familiares y dentro hay joyas que se creían contemporáneas de la bisabuela. Pero de repente se descubre que el oro fue refundido y las piedras fueron talladas de nuevo, y que esto ocurrió mucho más tarde de lo que se pensaba. Una historia similar les sucedió a las partículas más antiguas de los meteoritos: las inclusiones ricas en calcio y aluminio, o CAI.

Un globo en la palma de la mano rebota igual en todas direcciones. Pero una botella de refresco se comporta de otra manera: a lo largo del cuello es rígida, pero transversalmente se aplasta con facilidad. Así más o menos es la presión dentro de algunas estrellas: puede ser desigual en distintas direcciones. Estas estrellas se llaman anisotrópicas, y hasta ahora su comportamiento se describía con métodos dispersos.

Una reacción química se asemeja al paso por un torniquete: una multitud crea caos y se atasca, mientras que una fila ordenada avanza. Sin embargo, en el mundo cuántico, cuando el tumulto se calma, la barrera puede volverse fantasmal: la partícula la atraviesa como si el torniquete desapareciera.

Una piedra lanzada describe un arco nítido, pero la posición de un electrón en un átomo está difuminada, como una niebla. La transición de uno a otro es un misterio. Un nuevo trabajo muestra que la borrosidad no desaparece por culpa del observador, sino por la propia gravedad.

Sobre una estrella de neutrones —el residuo superdenso de una estrella que explotó— cae gas. Este gas se acumula en los polos magnéticos y forma una montaña. Pero una montaña en una estrella de neutrones no se parece a una terrestre: no la sostiene la roca, sino las líneas de fuerza del campo magnético, como limaduras de hierro sobre un imán.

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.

Lanza dos piedritas idénticas desde la cima de una montaña: si una cae un centímetro más a la izquierda, en un minuto estarán en valles distintos. Una galaxia es como esa montaña, pero con miles de millones de piedras y una ladera que se extiende a lo largo de millones de años.

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.

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.

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.

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.

Los planetas nacen del polvo. En el disco alrededor de una estrella joven, diminutas partículas de polvo chocan, se pegan y crecen poco a poco, como una bola de nieve que rueda montaña abajo. Pero hay un obstáculo: el gas del disco se mueve más rápido que el polvo y lo frena, impidiendo que se acumule en grumos grandes.

En el disco protoplanetario —la nube de gas y polvo que rodea a una estrella joven— las motas de polvo no se limitan a volar en círculos. Son arrastradas por la corriente de gas, como la arena por el viento, y a su vez modifican esa corriente.

Una nube de gas del tamaño de una pequeña galaxia cae sobre la Vía Láctea a cientos de kilómetros por segundo. Estas nubes se denominan de alta velocidad y hasta ahora no se habían encontrado estrellas en ellas, solo gas. Ahora, en una de ellas, llamada Complex H, los astrónomos han divisado un par de jóvenes cúmulos estelares.

En una constelación donde nacen estrellas nuevas, una de ellas se comporta como una bombilla defectuosa: a veces brilla con intensidad constante y de repente se atenúa varias veces.

Una galaxia entra en un cúmulo denso como un corredor que se abre paso entre la multitud. El gas que viene de frente —llamado medio intracúmulo— le arranca su propio gas, estirando una larga cola luminosa. Los astrónomos han apodado a estas galaxias 'medusas': tienen un cuerpo y tentáculos ondeantes de material arrancado.

El vidrio es un material con carácter. Parece frágil, pero en su interior pueden habitar poderosas fuerzas invisibles. En el vidrio templado químicamente, la superficie está comprimida como una goma elástica estirada, mientras que el interior está, por el contrario, estirado. Cuando un objeto rápido impacta contra este vidrio, esa goma se rompe en muchos puntos a la vez.

Un planeta joven en un disco de gas se parece a un nadador que intenta nadar contra la corriente: la fricción con el gas lo frena y se acerca a la estrella en espiral. Para los planetas rocosos pequeños, esa caída puede llevar menos tiempo del que necesitan para crecer. Pero en el disco también hay corrientes opuestas: vórtices que pueden empujar al planeta hacia afuera.

Cuando dos placas de la corteza terrestre rozan entre sí, entre ellas queda una capa de roca pulverizada, como arena entre las palmas de las manos. Esta capa, que los geólogos llaman arcilla de falla, no se comporta como roca sólida, sino como una pasta espesa: puede compactarse, expandirse y deslizarse.

En un tokamak, el plasma es como una multitud en una calle estrecha: basta con que alguien corra para que todos se lancen a la vez. En un stellarator con sección no circular, la calle es sinuosa, con callejones sin salida y bolsas. La multitud no puede formar una sola ola: la gente se queda atrapada en diferentes rincones.

La galaxia enana de Sagitario se estrelló contra el disco de la Vía Láctea y lo atravesó repetidamente, como una piedra lanzada a un estanque tranquilo. Cada impacto dejaba ondulaciones: ondas y curvaturas en el campo estelar.

Un planeta gigante orbita demasiado cerca de su estrella. En cada vuelta, tira de la estrella con su gravedad, y en el interior de la estrella se generan ondas, como los círculos que hace una piedra al caer al agua. Estas ondas frenan la órbita del planeta, que cae en espiral hacia la estrella. La estrella engulle el planeta y comienza a girar más rápido.

En las frías nubes de gas y polvo donde algún día se encenderán estrellas, parte de los átomos ha perdido electrones y se ha vuelto cargada. Las partículas cargadas sienten el campo magnético, mientras que las neutras no, por lo que unas se deslizan entre otras, como el agua a través de un colador.

Una estrella joven está rodeada por un disco plano y giratorio de gas y polvo: es el andamiaje de los futuros planetas.

Alrededor de las estrellas jóvenes giran nubes planas de gas y polvo, de las que luego se forman los planetas. Para que la materia en un disco así se aglutine en grumos, debe mezclarse constantemente. Pero, ¿qué hace que el gas se mueva de forma caótica si por sí mismo está en calma?

En el interior de los planetas gigantes, como Júpiter y Saturno, el calor no siempre asciende libremente. Los elementos pesados, más abundantes en unas capas que en otras, impiden que el fluido caliente suba. Se produce entonces una semiconvección: una mezcla en la que el calor y la composición se propagan a distinta velocidad.