proceso triple alfa (proceso de Hoyle)

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.

En una densa nube molecular, en el borde de un gas brillante, trabaja una cinta transportadora invisible. Toma fragmentos simples —átomos individuales y pares ligeros— y, paso a paso, los une para formar largas cadenas y anillos de carbono. La primera pieza de esta cinta transportadora ha escapado durante mucho tiempo a la vista. Ahora se ha encontrado.

La vida del par entrelazado de tripletes en la proteína es de unos 60 picosegundos, ocho veces más que en disolución. La luz solar es como un flujo continuo de pelotas que chocan contra una pared.

En las oscuras nubes interestelares donde nacen nuevas estrellas, la química comienza con una partícula diminuta: el ion trihidrógeno (H₃⁺). Choca con otros átomos y desencadena una cascada de reacciones que construyen moléculas cada vez más complejas. Durante mucho tiempo se pensó que la reacción principal que lo produce —la colisión de H₂⁺ con H₂— solo ocurría en la fase gaseosa.

3 milisegundos antes de la fusión. Un enorme agujero negro, girando a una velocidad frenética, atrae hacia sí una estrella de neutrones: una esfera del tamaño de una ciudad, pero con una masa de una vez y media la del Sol.

Erwin Schrödinger reflexionó sobre cómo la vida mantiene el orden a pesar de la segunda ley de la termodinámica. Ni siquiera podía imaginar que parte de la respuesta se oculta en la inestabilidad de las estrellas gigantes.

El núcleo de carbono se representó durante mucho tiempo como una esfera homogénea de protones y neutrones, uniformemente mezclados como una masa. Pero el físico George Gamow sospechaba algo distinto: las partículas en su interior podrían agruparse en diminutos bloques muy compactos, los núcleos de helio, o partículas alfa.

En el núcleo ardiente de una estrella, dos núcleos de helio se acercan como dos bailarines en un escenario abarrotado. Su danza es la dispersión alfa, la base de la combustión estelar de helio. De la fluidez de su giro depende la rapidez con que la estrella quema su combustible. Antes, esta danza se describía de forma simplificada.

En la noche infinita del cosmos, las galaxias se encuentran en un lento baile gravitacional para fusionarse. Tales colisiones no son choques frontales, sino más bien el movimiento lento de los dedos a través del agua, dejando tras de sí remolinos y colas.

Dos cuerdas de guitarra tensadas en el mismo mástil. Son casi idénticas, pero una es un poco más corta, y suenan distinto. Así son aproximadamente los dos isómeros de la etanimina: moléculas con el mismo conjunto de átomos, pero orientadas de manera diferente en el espacio. Los astrónomos han detectado esta molécula en densas nubes cerca del centro de nuestra Galaxia.

En un horno se hornea un pan enorme. Dentro de la masa hay una pequeña zona, la más caliente, donde comienza el crecimiento de la futura hogaza. Algo parecido ocurre en un núcleo molecular caliente (una región del tamaño del sistema solar donde el gas se calienta a cientos de grados y se comprime miles de millones de veces más denso que las nubes ordinarias).

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).

Un cilindro de acero que ha contenido hidrógeno durante mucho tiempo a veces se rompe no por los límites de grano habituales, sino directamente a través de los granos cristalinos, dejando un patrón extraño: como si la grieta hubiera elegido un camino equivocado. Durante mucho tiempo se observó esto y se preguntaron: ¿por qué ocurre así?

Una cerilla se enciende por ambos extremos. Primero arde la cabeza y, un instante después, la llama envuelve el palito de madera. Algo parecido ocurre quizás en algunas supernovas de tipo Ia, solo que en lugar de una cerilla hay una enana blanca (una estrella del tamaño de la Tierra) y en lugar de fuego, una explosión termonuclear.

Las ondas gravitacionales han desvelado el abismo: casi no nacen agujeros negros con masas entre 60 y 120 soles. Esta brecha la crean las supernovas por inestabilidad de pares, explosiones que no dejan ni una mota de polvo de la estrella.

Una pelota rueda hacia una colina, pero no tiene suficiente impulso y vuelve a caer. Así lo dicta la mecánica clásica. Pero en el mundo cuántico, una partícula diminuta a veces atraviesa la colina como si no existiera. Ese truco —el efecto túnel— es algo habitual para el ligero átomo de hidrógeno.

En las frías nubes entre las estrellas, los granos de polvo están cubiertos de hielo, como los cristales en invierno con escarcha. Sobre esta costra helada ocurren reacciones químicas que no se dan en el gas. Una de ellas es el encuentro de un átomo de carbono con una molécula de nitrógeno.

Un núcleo atómico ordinario se parece a una madeja apretada: protones y neutrones están empaquetados de forma compacta. Pero en algunos núcleos ligeros, como el helio-6, la cosa es distinta. Dos neutrones parecen apartarse y forman alrededor del núcleo una nube difusa: el llamado halo.

Dentro del Sol, cada segundo ocurren transformaciones nucleares invisibles. Una de ellas es el nacimiento del boro-8: el núcleo de berilio-7 captura un protón que pasa cerca y, por un instante, se convierte en un nuevo elemento.

Los paneles solares convencionales convierten la luz en electricidad, pero aquí la luz descompone el agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno es un combustible limpio, pero el proceso es lento. Para acelerarlo se añaden sustancias auxiliares que ceden electrones. A menudo se usa alcohol, pero es una pena desperdiciarlo.

Una colisión a gran velocidad arrancó un neutrón del núcleo de helio-8, y por un instante se formó un núcleo de helio-7, como una estantería sobrecargada de la que caen tres libros a la vez. Este efímero «sonido» de la desintegración se ha podido registrar por primera vez: tres neutrones salieron disparados, dejando tras de sí un núcleo ordinario de helio-4.

En el interior de una estrella moribunda, antes de la explosión de la supernova, tienen lugar reacciones nucleares que determinan qué elementos químicos se dispersarán por el cosmos.

En el interior de una estrella masiva, dos núcleos de carbono chocan y se fusionan en un núcleo de magnesio. De este proceso depende la rapidez con que la estrella quema su combustible y qué elementos químicos alcanza a crear.

Cuando una estrella como el Sol agota su hidrógeno, se hincha hasta convertirse en una gigante roja, mientras el helio se acumula en su núcleo. En cierto momento, el helio estalla: en unos segundos se libera tanta energía como la que la estrella había irradiado durante miles de años. Eso es el destello de helio.

En 1994, los astrónomos vieron cómo la estrella V4332 en la constelación de Sagitario estalló repentinamente y se volvió miles de veces más brillante. Desde entonces no se ha calmado: su brillo ha cambiado varias veces más.

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.

En las guarderías estelares, las estrellas masivas no nacen solas, sino en pares. Dos estrellas orbitan alrededor de un centro común, y la más pesada se expande primero y comienza a desprender sus capas externas. Parte de esa materia no escapa al espacio, sino que fluye hacia la vecina, como agua de una copa desbordada a otra que se coloca debajo.

En el vivero estelar HOPS-288, donde se forman tres soles, el telescopio ALMA reveló dos regiones calientes alrededor de un par de ellas. A –170°C, el hielo del polvo cósmico se derrite y en el gas se desencadenan reacciones: nacen moléculas orgánicas como metanol y formiato de metilo.

Una mota de polvo cósmico está cubierta de hielo, y sobre ese hielo, como en una diminuta cocina, se preparan moléculas. Una de ellas es el metanol, un alcohol que en el espacio sirve como materia prima para compuestos más complejos.

En cada hoja, bajo la luz, funciona una fábrica que descompone el agua en oxígeno e hidrógeno. El oxígeno sale al aire que respiramos, y el hidrógeno lo usa la planta para alimentarse. El corazón de esta fábrica es un complejo proteico con cuatro átomos de manganeso y un átomo de calcio.