gas caliente

En el centro de casi toda galaxia grande se encuentra un agujero negro supermasivo. No solo devora el gas que cae, sino que también expulsa parte de él en potentes chorros. Estos chorros, como pistones gigantes, empujan el gas circundante y lo calientan.

Un blanco de gas se parece a un embudo: cuanto más inclinadas son sus paredes, más fuerte es el flujo. Solo que en este embudo no fluye agua, sino luz ultravioleta, que nace cuando un potente pulso láser atraviesa una nube de argón.

Un rayo láser impacta en un blanco delgado escondido entre capas de otro material. En milmillonésimas de segundo, la materia se comprime hasta una densidad de 25 gramos por centímetro cúbico, como si un trozo de plomo se volviera más de dos veces más pesado sin moverse de su sitio.

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.

La galaxia de Andrómeda es nuestro vecino grande más cercano y, al igual que la Vía Láctea, tiene un abrigo de gas invisible. Este abrigo de gas muy caliente y enrarecido se extiende a lo largo de cientos de miles de años luz. Verlo directamente es casi imposible: el gas es demasiado tenue.

La explosión de una estrella masiva no es solo un destello, sino un golpe al gas circundante. Pero hasta ahora nadie había observado cómo se mueve el propio gas en los lugares de tales explosiones.

En el centro del cúmulo de galaxias en la constelación de Perseo se encuentra la galaxia NGC 1275. De su núcleo sopla un viento de gas caliente: los astrónomos lo han observado en detalle por primera vez. Este viento se detecta por el resplandor del hidrógeno y el oxígeno.

El campo de luz, como una gofrera cuidadosa, imprime en el espacio un patrón regular de zonas brillantes y oscuras. En los puntos más luminosos, como en pequeños hoyuelos, quedan atrapados los átomos: se forma una red óptica. Es la herramienta favorita de los físicos cuando quieren estudiar el comportamiento cuántico de la materia en estado puro.

Ochocientos millones de años después del Big Bang, y en el corazón de una joven galaxia ya late un motor monstruoso. Un agujero negro de diez mil millones de masas solares devora materia con tanta avidez que su radiación debería eclipsar todo a su alrededor. Pero afuera reina el silencio.

La temperatura en el centro de un cúmulo de galaxias alcanza los cien millones de grados. Estos sistemas, los más grandes ligados gravitacionalmente, son laboratorios naturales donde la naturaleza esconde el 85% de su masa en la invisible materia oscura.

En el corazón de la enorme galaxia Hidra A hay un hervidero de actividad. El agujero negro supermasivo expulsa dos potentes chorros de plasma, los jets. Estos perforan la nube circundante de gas sobrecalentado e hinchan en ella burbujas gigantes.

Una cascada que no se calienta al caer, sino que se congela: así se comporta el gas que fluye hacia una estrella de neutrones en un púlsar de rayos X cuando la estrella brilla débilmente. Normalmente, la materia que cae se calienta hasta el blanco, pero un nuevo estudio muestra lo contrario.

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.

Una esfera, casi ingrávida para su tamaño, orbita la estrella cada cuatro días. El planeta TOI-2195 A b es un verdadero enigma: con una masa ligeramente mayor que Neptuno, se ha inflado hasta alcanzar volúmenes jovianos. Si existiera un océano suficientemente grande, este exoplaneta flotaría en su superficie como un balón inflable gigante.

Cada ráfaga rápida de radio es como un golpe resonante de campana en el vacío. Y en su eco que se desvanece está cifrada toda la estructura del espacio: en su camino de miles de millones de años luz, el pulso de radio se retrasa ligeramente por cada electrón libre que encuentra.

El universo a los 700 millones de años es una obra ruidosa donde apenas empiezan a encenderse las primeras luces. Los telescopios captaron una señal de esa época lejana: la galaxia REBELS-25, masiva y repleta de combustible estelar.

Una ciudad enorme enciende nuevas farolas cada noche. Pero un día azota un huracán que arranca todo el combustible de los almacenes, y las farolas se apagan una tras otra. Algo parecido han vislumbrado los astrónomos en una galaxia cuya luz ha tardado 12,5 mil millones de años en llegarnos.

En astrofísica hay números que parecen aleatorios pero se repiten con la insistencia de un hechizo. Uno de ellos es la razón entre el brillo de los rayos X y la línea de emisión de hidrógeno H-alfa en colas de gas turbulentas.

El cosmos está lleno de velocistas invisibles: partículas que corren casi a la velocidad de la luz. Se capturan en el viento solar, cerca de estrellas de neutrones e incluso en el vacío intergaláctico entre galaxias. Pero, ¿qué las acelera donde no hay ondas de choque ni reconexiones magnéticas?

Un agujero negro diminuto, no más grande que un núcleo atómico, flota en una nube de hidrógeno. No engulle todo lo que lo rodea, sino que se desangra lentamente en radiación, adelgazando a cada instante. Así, una olla en el fuego no hierve de inmediato: primero corren burbujas por el fondo, luego el agua burbujea cada vez más fuerte.

Una palmada comprime el aire y este se dispersa: el choque más simple. En el espacio, el papel de las palmas lo desempeñan las estrellas que explotan: sus ondas de choque comprimen bruscamente el gas y desencadenan una mezcla caótica: la turbulencia.

Una supernova es la explosión final de una estrella masiva, que dispersa su materia a años luz a la redonda. Dentro de la envoltura en expansión queda una estrella de neutrones, y la propia envoltura sigue viajando a través del gas interestelar durante miles de años.

Un diminuto agujero negro atraviesa una nube de gas. No la absorbe, sino que la calienta, como una plancha dejada sobre un paño húmedo. De él emana radiación y a su alrededor se forma un punto caliente: una región donde la temperatura es cientos de veces mayor que la del espacio circundante.

Alrededor de nuestra galaxia, como una corona invisible, se extiende una nube de gas tenue, calentada a millones de grados. Se llama halo galáctico. Ver este resplandor directamente es difícil: emite rayos X suaves que la atmósfera terrestre absorbe.

Una gigantesca olla de sopa hirviendo se extiende a lo largo de millones de años luz. Es la atmósfera del cúmulo de galaxias de Perseo: una nube de gas incandescente mantenida por la gravedad. Hasta hace poco, los astrónomos creían que en el centro de esta olla el gas se enfriaba tranquilamente, preparándose para convertirse en nuevas estrellas.

Cinco galaxias que hace tiempo dejaron de encender nuevas estrellas parecen casas con las ventanas apagadas. Pero el radiotelescopio ALMA y el telescopio espacial James Webb miraron en su interior y vieron: en estas casas «dormidas» todavía arde un fuego.

El espacio interestelar no está vacío: está lleno de gas enrarecido que en algunos lugares es cálido y en otros frío. Los límites entre estas regiones se asemejan a las paredes entre burbujas de jabón.

Una trampa magnética con forma de rosquilla confina un plasma de boro e hidrógeno. En su interior, la temperatura supera los cien millones de grados, más que en el centro del Sol. Con ese calor, los núcleos chocan y se fusionan, liberando energía.

En una fría nube de gas donde nace una estrella, la química duerme. Las moléculas apenas chocan y las reacciones se congelan. Pero si una partícula cargada atraviesa la nube, arranca electrones de los átomos, ionizándolos. Así, en la nube dormida aparecen iones activos, listos para construir nuevas moléculas.

Alrededor de cada galaxia existe una envoltura invisible de gas caliente, como el vapor que se eleva sobre una olla de agua hirviendo. Este gas apenas brilla en rayos X, por lo que es muy difícil de medir. Pero en él se guarda la memoria de las explosiones estelares y del crecimiento de la galaxia.

Una olla con agua hirviendo sobre la estufa: cuanto más fuerte es el fuego, más caliente está el agua y más vapor escapa. Algo similar ocurre con el gas caliente en los cúmulos de galaxias. Pero en los grupos pequeños de galaxias, ese "vapor" se escapa más rápido de lo que cabría esperar según la temperatura.

En el centro de la Vía Láctea, entre densas nubes de gas y polvo, hay una región llamada Sagitario C. Se parece a un cruce muy transitado: aquí nacen estrellas, chocan corrientes de materia, y todo ello se ilumina con rayos X. Durante mucho tiempo, ese resplandor fue un misterio.

El letrero de neón cósmico se encendió en una galaxia increíblemente lejana: casi toda su luz proviene del gas incandescente, y las estrellas se pierden en ese resplandor. «James Webb» registró que el gas —una mezcla de hidrógeno y helio— está tan caliente que brilla por sí mismo.

En el cúmulo de Norma, el cúmulo rico en galaxias más cercano a nosotros, los astrónomos han detectado una onda de choque. Se generó cuando un cúmulo chocó contra otro, como la ola que forma la proa de un barco al cortar el agua. Esta onda comprimió y calentó el gas que hay entre las galaxias. Dos galaxias se encuentran justo detrás del frente de onda.

El gas de una galaxia brilla como un letrero de neón, y por el color de ese brillo los astrónomos deducen lo caliente que está. La lógica es simple: cuanto más elementos pesados (los astrónomos los llaman metales) hay en el gas, mejor se enfría. Así que en las galaxias ricas en metales la temperatura debería ser más baja.

El telescopio espacial TESS vigila miles de estrellas y capta el momento en que un planeta pasa por delante del disco de su estrella, haciendo que su luz se atenúe ligeramente. Así, los astrónomos han detectado dos planetas alrededor de estrellas similares a nuestro Sol.

En una nube de gas fría y oscura, donde apenas comienza a formarse una estrella, el telescopio ALMA ha distinguido un anillo inusual. Está compuesto de gas más cálido y denso que el entorno. Antes no se podían ver estos detalles porque el gas en el centro de la nube es opaco para las observaciones ordinarias.

En una nube donde nacen estrellas masivas hay un núcleo denso y caliente. Como en una cocina abarrotada donde el calor de la placa hace que se evaporen los olores, aquí el calor de las estrellas jóvenes evapora moléculas de la superficie de los granos de polvo cósmico.

El planeta HIP 67522 b es muy joven: tiene solo 17 millones de años; para comparar, la Tierra tiene 4,5 mil millones. Es un exoplaneta tipo Júpiter caliente: un gigante gaseoso que orbita muy cerca de su estrella, por lo que su atmósfera está caliente e hinchada.

En una densa nube de gas donde se está formando una estrella más pesada que el Sol, hay una diminuta fuente de ondas de radio. Funciona como un láser: las moléculas de metanol amplifican la radiación y vemos un punto brillante. Pero ese punto se comporta de manera extraña: su brillo sube y baja en cuestión de horas.