metalicidad en la evolución estelar

Una película delgada de niquelato de neodimio de quince nanómetros de espesor descansa sobre un sustrato de galato de neodimio. Por debajo de los ciento ochenta kelvin se comporta como un aislante: los electrones están encerrados en sus celdas atómicas y no pueden moverse con libertad.

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.

En una galaxia lejana, la luz del gas incandescente debería revelar su composición. El telescopio James Webb descompuso esa luz en un espectro, y los astrónomos vieron que las líneas de oxígeno eran demasiado débiles.

En 1433 pares de galaxias esparcidos por el cielo, los astrónomos notaron un patrón inusual. Las vecinas situadas «encima» o «debajo» de un sistema estelar masivo contienen hasta un cuarto más de oxígeno que las que se encuentran en el plano de su disco.

Doscientos ochenta y nueve días: eso dura exactamente una rotación de la enana blanca WD 1532+129. No es solo un récord: en su superficie, en los polos magnéticos, aparecen cicatrices de hierro y otros metales, mudos testimonios de los planetas que ha devorado.

Agua hirviendo en una olla: por ahí hay que empezar. Las burbujas de vapor suben, estallan y la superficie se calma. Más o menos así, en los primeros instantes de la vida del universo, podría haberse comportado un campo especial que llenaba el espacio: en él se inflaban y chocaban burbujas de una nueva fase, como islotes de vapor en un líquido.

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 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.

Las estrellas de neutrones — restos de supernovas — son unos de los objetos más densos del Universo. Su densidad central supera varias veces la nuclear, y su gravedad solo cede ante los agujeros negros.

Un subneptuno es un planeta cuyo tamaño se sitúa entre la Tierra y Neptuno. Estos mundos son muy abundantes en nuestra galaxia, pero su estructura sigue siendo objeto de debate. Una nueva investigación muestra que, en su juventud, estos planetas se comportan como una esponja empapada en agua.

En el punto de mira están las diminutas ciudades estelares: las galaxias enanas ultrafinas. Se parecen a enjambres dispersos de luciérnagas que giran en una vasta nube invisible. Esa nube es un halo de materia oscura ultraligera. Sus partículas son tan ligeras que no se comportan como bolas de billar, sino como ondas.

Un planeta del tamaño de Neptuno, pero al rojo vivo. Bajo las nubes, un océano de magma capaz de absorber una atmósfera entera de hidrógeno. El nuevo modelo SEAMIST ha rastreado por primera vez cómo esa disolución cambia el destino del planeta desde su nacimiento hasta su vejez. La gran sorpresa es el mecanismo de ebullición catastrófica.

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).

La galaxia es una autopista cósmica donde las estrellas, como coches, corren en círculos. Su velocidad depende de una «carga» invisible dentro de la órbita: cuanta más masa, más rápido van los vehículos de fuera.

Un cocinero vierte jarabe de azúcar caliente sobre una mesa fría y este se solidifica en cristales. Así es como los ingenieros imaginaban la solidificación del metal: el líquido se convierte directamente en un conjunto de granos cristalinos. Pero una filmación en primer plano mostró que entre lo líquido y lo sólido se intercala otra etapa.

En un jardín donde las primeras flores no solo se abren, sino que de inmediato dejan caer semillas mucho más allá de la cerca, hay algo increíblemente generoso. Algo parecido ocurría en el universo joven.

El halo de nuestra galaxia es una enorme nube difusa de estrellas viejas que envuelve el disco que conocemos. Guarda la historia de cómo la Vía Láctea creció al absorber galaxias enanas vecinas.

El Planeta Rojo está rodeado de escombros de mundos fallidos: bloques de piedra rellenos de metal. Enviar un kilogramo de acero de la Tierra a Marte cuesta como varios coches. Es mucho más barato recoger chatarra espacial directamente en la órbita.

En un trozo sólido de aleación de estaño y plomo, las capas de los dos metales están apiladas como las páginas de un libro. Al calentar desde un lado, las capas no se funden de manera uniforme, sino con lenguas y dedos caprichosos.

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.

Las estrellas antiguas, casi desprovistas de elementos pesados, son como restos fósiles de los primeros fogonazos cósmicos. Durante mucho tiempo se pensó que la extraña proporción de carbono, hidrógeno y helio en tres de estas estrellas exigía una explosión de hipernova, una supernova superbrillante con cientos de veces más energía de lo…

En la década de 1950, la astrónoma Vera Rubin descubrió que las estrellas en los bordes de las galaxias se movían demasiado rápido, retenidas por una masa invisible. Así nació el misterio de la materia oscura. No emite luz, pero se manifiesta a través de la gravedad.

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.

En el centro de Omega Centauri, el cúmulo globular más masivo de nuestra Galaxia, miles de estrellas se apiñan tan densamente que desde la Tierra su luz se funde en un punto brillante. Separar este enjambre en estrellas individuales y conocer la composición de cada una es una tarea parecida a desarmar un hormiguero repleto.

La cocina de una galaxia lejana no se limita a su brillante disco. Alrededor de cada sistema estelar hay una nube de gas invisible, como el vapor sobre una olla de sopa. Los astrónomos miraron ese vapor en galaxias que se ven tal como eran solo mil quinientos millones de años después del Big Bang.

Una estrella nueve veces más masiva que el Sol enciende a su alrededor una zona donde podría haber agua líquida en un planeta. Pero esta zona es como una franja estrecha de playa durante la marea baja: desaparecerá en 30 millones de años. Estas estrellas viven intensamente y mueren jóvenes, sin dejar tiempo a la vida para el largo camino desde microbios hasta seres complejos.

Alrededor de las estrellas jóvenes giran discos de gas y polvo, como si fueran andamios para futuros planetas. De este material se formarán mundos rocosos y gigantes gaseosos. Por eso, la composición química del disco determina directamente cómo serán los planetas.

Un mapa de una ciudad donde en lugar de calles hay velocidades de coches, y en lugar de edificios, el contenido de metales en las estrellas. Con ese mapa se puede saber dónde está el centro y dónde las afueras, incluso sin conocer las distancias exactas.

En la cocina de la Galaxia existe una receta de estofado estelar. El ingrediente principal es el hidrógeno, pero el sabor del plato depende de una pizca de metales. Los astrónomos, por primera vez, han mirado dentro de las ollas donde esa pizca casi no existe y han visto que faltan las estrellas más pequeñas.

La teoría clásica de la superconductividad teoría de la superconductividad, creada por John Bardeen y sus colegas, no explica por qué excelentes conductores como el oro y el cobre nunca pasan al estado superconductor.

En la galaxia Gran Nube de Magallanes, que orbita nuestra Vía Láctea, los astrónomos han capturado cinco estrellas que parecen fósiles de un pasado muy remoto. Tienen casi nada de metales — apenas entre una centésima y una milésima de lo que hay en el Sol, pero con decenas de veces más carbono.

Una gigante roja se parece a un globo que va soltando gas lentamente. La estrella se hincha, sus capas externas se debilitan y el viento estelar arrastra masa al espacio. Pero, ¿cuánto pierde exactamente?

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.

El telescopio James Webb observa la estrella TRAPPIST-1, una diminuta enana roja alrededor de la cual orbitan siete planetas del tamaño de la Tierra. Y ve algo inusual: las brillantes llamaradas de esta estrella apenas alcanzan los 3500–4000 grados. En comparación, una llamarada solar típica se calienta hasta los 9000–10000 grados.

Las galaxias son como cocinas gigantes donde, en los núcleos estelares, los átomos ligeros se comprimen en átomos pesados, como si de harina y agua se hiciera pan. Cuando una estrella muere, expulsa lo acumulado al gas interestelar, enriqueciéndolo con «especias»: oxígeno, carbono, hierro.

Las rocas lunares trajeron un enigma: su edad es de 4.35 mil millones de años, pero la Luna misma debería haber aparecido 150 millones de años antes. El tiempo perdido está oculto en el calentamiento por mareas.

En el flujo de rayos cósmicos, partículas que llegan desde las profundidades de la Galaxia, el titanio es escaso. Sus núcleos son casi indistinguibles del hierro: ambos son pesados y dejan huellas similares en los detectores.