espacio interestelar

Un puerto vive según el horario de las mareas. El agua sube y baja, y con ella cambia todo: el nivel en el muelle, la composición del sedimento en el fondo, incluso la salinidad en los rincones más alejados. Una galaxia funciona de manera similar, solo que en lugar de agua tiene gas, y en lugar de la Luna, sus propias estrellas y las nubes vecinas.

La nube L1688, en la constelación de Ofiuco, se asemeja a una pista de baile donde las parejas no siempre se toman de la mano. Durante mucho tiempo, los astrónomos asumieron que el gas en las nubes moleculares se mueve junto con las estrellas jóvenes que nacen en su interior.

Alrededor de cada galaxia existe una corona invisible de gas frío. Se extiende mucho más allá de los límites del disco estelar y sirve a la vez como almacén de combustible para nuevas estrellas y como cementerio para la materia expulsada.

La luz de una galaxia lejana llega hasta nosotros atravesando su propio polvo. Este polvo no es una niebla uniforme, sino nubes irregulares, como jirones de algodón. Los modelos antiguos lo trataban como una neblina homogénea, y entonces la galaxia no cuadraba en cuanto a energía: demasiada luz se perdía en el ultravioleta y muy poca regresaba en el infrarrojo.

Un contable revisa todas las fábricas, almacenes y tiendas, pero el balance no cuadra: la mitad de la mercancía parece haberse evaporado. Algo así es lo que los astrónomos han estado haciendo durante décadas al buscar la materia ordinaria en el universo actual.

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).

A 1900 pársecs de nosotros, en la constelación de Vulpécula, pulsa la estrella V420 Vul, una variable de tipo Mira. Estas estrellas, al final de sus vidas, se expanden y expulsan sus capas externas. Pero alrededor de V420 Vul los astrónomos no vieron simplemente una envoltura expulsada, sino algo más complejo.

El espectrógrafo del JWST captó una sutil caída en el espectro de una lejana galaxia — dos líneas, como sombras dejadas por gas frío. Son las líneas del sodio, esa misma luz amarilla de las farolas urbanas. Aquí, en el borde del universo visible, revelan una pausada exhalación de la galaxia, que devuelve materia al cosmos.

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?

Trece mil millones de años la luz viajó a través del vacío cósmico. Eludió galaxia masivas que, como predijo Einstein, actuaban como lentes gigantes — amplificando y distorsionando el resplandor lejano. En 2023, el instrumento NIRSpec del James Webb capturó esa luz y la descompuso en espectros.

La edad de una estrella es la llave para la historia de la Galaxia. Pero arrancarle esa llave a la naturaleza no es fácil: a diferencia de un árbol, una estrella no acumula anillos de crecimiento.

La formación de la Vía Láctea es un grandioso acto cósmico, en el que las fusiones de galaxias satélite se entrelazaban en una partitura única. Cada evento dejaba una huella en la dinámica y la composición química de las estrellas, como las notas fijan la intención del compositor.

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.

Un espectáculo cósmico se desarrolla en el escenario de la galaxia Centaurus A. En el papel principal, un agujero negro supermasivo con un potente jet que atraviesa el espacio a lo largo de cientos de miles de años luz.

¿Recuerdan la famosa cometa 1I/ʻOumuamua, el primer objeto que nos llegó de otra estrella? Su trayectoria hiperbólica no dejaba dudas: era un vagabundo del vacío interestelar. Pero los astrónomos se preguntaron: ¿no podrían algunos de estos visitantes no ser extraños en absoluto, sino propios, escapados del Sistema Solar hace millones de años?

En el centro de la Vía Láctea, donde reina sin rival el agujero negro supermasivo Sagitario A* (cuya métrica fue obtenida por primera vez por Karl Schwarzschild), la estrella S4714 emprende un viaje vertiginoso.

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.

En el centro de la Vía Láctea, como una muñeca rusa dentro de otra, se esconde un agujero negro supermasivo, y a su alrededor hay un enjambre de estrellas y una capa invisible de materia oscura. Esta capa, o "pico", en teoría debería ser muy densa justo en el horizonte.

Con ayuda del telescopio James Webb, los astrónomos se asomaron a un antiguo cuásar — el deslumbrante corazón de una galaxia, donde un agujero negro gigante succiona materia. Resultó que no solo destruye, sino que también crea: sus potentes chorros y ondas de choque actúan como un auténtico molino cósmico.

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.

Los agujeros negros son de dos tipos: diminutos — restos de explosiones de supernovas, y colosos en los núcleos de galaxias. ¿Y dónde están los intermedios, de cientos y miles de masas solares? La respuesta quizá se esconde en los enjambres estelares, donde los agujeros negros chocan como bolas en una mesa de billar y, al fusionarse, aumentan de peso.

Los agujeros negros pueden ser ligeros, producto de estrellas moribundas, y supermasivos, en los núcleos de las galaxias. Faltaba el eslabón intermedio. El descubrimiento fue posible gracias a las ráfagas rápidas de radio, señales cósmicas que duran milisegundos pero que transportan una energía comparable a la que emite el Sol en días.

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.

Durante casi medio siglo, los astrónomos han buscado deliberadamente en el medio interestelar la glicina, el aminoácido más simple y uno de los bloques fundamentales de las proteínas.

Una ciudad lejana vista a través de un cristal empañado: las luces brillantes se difuminan, los detalles se pierden. Así es como los astrónomos ven el gas con iones de magnesio (espectroscopía) en nuestra galaxia: las líneas espectrales más fuertes se saturan y no permiten saber cuánta materia hay realmente.

En el Universo temprano, los cúmulos estelares eran tan densos que nacían gigantes del tamaño del Sistema Solar. Si uno de estos colosos estuviera en lugar del Sol, su borde llegaría hasta Júpiter. A veces, estas estrellas engullían pequeños agujeros negros.

Una estrella recién nacida se parece a una batidora de cocina: bate la nube que la rodea y salpica en todas direcciones. Solo que en lugar de masa, hay gas y polvo. Antes, los astrónomos solo veían chorros de gas, y consideraban el polvo demasiado frágil: la onda de choque debería desintegrar los granos en átomos.

Cada galaxia flota en una nube invisible de gas, como una fruta en almíbar. Ese gas es el remanente del material de construcción con el que se formaron las estrellas, y se repone constantemente con nuevas porciones del espacio intergaláctico. Verlo directamente es casi imposible: es demasiado tenue y frío.

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.

El litio es como un termómetro sumergido en el interior de una estrella. Este elemento ligero se destruye a temperaturas de unos 2,5 millones de grados, por lo que su cantidad en la superficie revela cuán profundamente se ha mezclado el material de la estrella.

Dos estrellas muy pequeñas y frías, similares a la famosa TRAPPIST-1, viven en el joven cúmulo estelar de Escorpio Superior. Tienen solo 5–10 millones de años: en términos cósmicos, son bebés. Alrededor de cada una gira un disco de gas y polvo del que, con el tiempo, podrían formarse planetas.

La galaxia Holmberg IX se parece a una ciudad donde de repente dejaron de construir casas nuevas, aunque hay materiales de construcción por todas partes. Los astrónomos la observaron con diferentes telescopios y vieron un panorama extraño: hay mucho gas y elementos pesados, pero casi nada de polvo. Normalmente, donde hay mucho gas, nacen estrellas nuevas, pero aquí es diferente.

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.

La materia oscura es una sustancia invisible que impide que las galaxias se dispersen. Si sus partículas se desintegran ocasionalmente cerca del Sol, expulsan chorros de partículas rápidas — como martillos invisibles golpeando la luz.

Cada molécula es como un juego de construcción de átomos: las mismas piezas pueden ensamblarse de maneras distintas. Dos ensamblajes con el mismo conjunto de átomos pero diferente geometría se denominan isómeros. Si uno se obtiene del otro por una simple rotación alrededor de un enlace, se trata de confórmeros, como un brazo doblado y uno estirado.

Durante mucho tiempo se consideró al universo como un cocinero estricto: se creía que en cualquier rincón las estrellas se amasan con una misma receta — por cada estrella gigante hay aproximadamente el mismo número de enanas, sin importar dónde nacieron.

Cuando una estrella masiva agota su combustible, su núcleo colapsa y la onda de choque se precipita hacia afuera. Pero incluso antes de que la estrella se desgarre, en su interior pueden nacer partículas que apenas interactúan con la materia ordinaria. Si se descomponen en luz, la energía se transfiere al denso gas que rodea a la estrella.

Los astrónomos, con la ayuda del telescopio térmico y del viejo ‘Hubble’, descubrieron en el centro de una galaxia del cúmulo Abell 402 un vacío abierto, como si un remolcador invisible hubiera extraído de allí miles de millones de estrellas. La masa perdida equivale a dos mil millones de soles: no es una nebulosa, sino una carencia real de astros.

La cocina donde se hornean estrellas funciona con una receta simple: cuanta más harina, más pasteles. Durante mucho tiempo, los astrónomos observaron una estricta relación entre la masa de una galaxia y la rapidez con la que en ella nacen estrellas, y la consideraron una regla independiente.