carbono ionizado

Imagina a tres testigos que presenciaron el mismo evento. Dos cuentan lo mismo, el tercero dice algo distinto. ¿A quién creer? Esta es exactamente la situación en la astronomía al medir el carbono en la estrella J0815+4729, un objeto antiquísimo con un contenido de hierro récord en su baja abundancia (carbono es uno de los elementos clave…

En los rincones más fríos y oscuros del cosmos, los granos de polvo se cubren de hielo, como una ventana en un día helado. Este hielo no es solo agua congelada: también hay monóxido de carbono y dióxido de carbono. De este hielo pueden formarse luego cometas y planetas.

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 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.

Desde que la Voyager 2 pasó rápidamente por Urano en 1986, las lunas heladas del planeta guardaban un misterio: ¿de dónde proviene el dióxido de carbono en su superficie? Los espectrómetros de aquella época solo insinuaban la presencia de CO₂, pero no podían decir nada sobre su origen.

En el centro de casi todas las grandes galaxias se esconde un agujero negro supermasivo, cuyo abismo gravitacional fue descrito matemáticamente por primera vez por Karl Schwarzschild. Cuando engulle gas, nace un núcleo activo deslumbrante: un cuásar.

En 2019, un visitante inusual entró en el sistema solar: el cometa 3I/ATLAS. Llegó de otra estrella, y los astrónomos pudieron ver por primera vez de qué está hecha su cola de polvo.

Un cristal es como una formación de soldados en la plaza: cada átomo en su lugar y los electrones marchan en ondas regulares. Un material amorfo es como una multitud en una estación de tren, donde no hay ningún orden, solo un amontonamiento. En esa multitud, un electrón normalmente se atasca rápido, como una persona que intenta abrirse paso entre una masa densa de gente.

Una bombilla tenue de repente comienza a iluminar patrones invisibles en la pared. Así es como los astrónomos observan las lejanas galaxias enanas: diminutas islas estelares, pobres en elementos pesados. En algunas de ellas se ha detectado un débil resplandor violeta de helio ionizado (la línea espectral especial He II 4686 Å).

Una cámara ultrarrápida capaz de filmar el movimiento de los electrones es el interferómetro de attosegundos. Este envía dos pulsos láser a la materia con un diminuto retraso. El primero, ultravioleta, como un destello, arranca un electrón de la molécula.

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.

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.

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.

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.

Mucho antes de que una estrella se encienda en una nube de gas, allí ya hierve una vida química. En los grumos fríos y densos de gas —llamados núcleos sin estrellas— los átomos se unen formando moléculas, simples y más complejas. Para observar esta cocina invisible, los astrónomos apuntaron un radiotelescopio de cuarenta metros en Yebes hacia 23 de estas nubes en la nebulosa de Orión.

Una computadora cuántica es como una orquesta, donde cada cúbit es un músico que toca su parte. Pero de vez en cuando irrumpe un rayo cósmico en la sala, y el violinista se sobresalta y pierde el ritmo. Estas partículas del espacio profundo atraviesan el chip, expulsan electrones extra y estropean la frágil música cuántica.

Una galaxia lejana donde nacen cientos de estrellas debería brillar en oxígeno. Así lo creían los astrónomos: las estrellas jóvenes y calientes calientan el gas, y este emite un característico resplandor infrarrojo con una longitud de onda de 63 micras. Es como el vapor sobre una olla hirviendo: una señal inequívoca de que algo bulle.

Mucho antes de que aparecieran las estrellas, el universo estaba lleno de hidrógeno frío. Este gas sabe "cantar": emite ondas de radio de 21 centímetros de longitud.

Los astrónomos, usando el James Webb y la espectroscopía (descomponer la luz en colores), observaron a través del polvo el centro de la galaxia IRAS 07251-0248. Allí encontraron benceno, acetileno, metano: los mismos hidrocarburos que forman la gasolina y los plásticos.

En las frías nubes de gas interestelar, el carbono se esconde en moléculas de monóxido de carbono (CO), como el azúcar disuelto en el té. Pero cerca de estrellas masivas y calientes, ese 'té' hierve: la radiación intensa rompe las moléculas y el carbono sale en forma de átomos individuales o iones.

En el centro de nuestra Galaxia hay un denso bosque de polvo y gas. La luz de las estrellas apenas logra abrirse paso a través de esta espesura, como una linterna en la niebla. Pero es precisamente allí, en esa nube densa, donde nacen nuevas estrellas. Los científicos decidieron asomarse a esa niebla. Tomaron la luz de 15 estrellas brillantes que atraviesan las nubes frías.

En las oscuras y frías nubes del espacio donde nacen las estrellas, los granos de polvo se cubren con una fina capa de hielo. Ese hielo no es solo agua congelada, sino una mezcla de distintas moléculas: monóxido de carbono, dióxido de carbono, nitrógeno y otras.

Cuando el universo tenía menos de mil millones de años, se parecía a una niebla espesa: la luz ultravioleta no podía viajar lejos porque el gas interestelar la absorbía. Pero, poco a poco, con el nacimiento de las primeras estrellas y galaxias, la niebla se disipó; este proceso se conoce como época de reionización.

Dos agujeros negros giran en una danza estrecha, y a su alrededor nace algo asombroso: una molécula gravitacional. Una nube de bosones ultraligeros, partículas con masa menor que un electronvoltio, envuelve al par como la nube electrónica en el ion H2+.