química de discos protoplanetarios

Tres armarios con piedras. En uno, granos metálicos y el mineral gris enstatita; en el segundo, los mismos granos pero con vetas oxidadas; en el tercero, arcillas estratificadas, hinchadas de agua. Los tres conjuntos se extrajeron de meteoritos caídos en la Tierra: las condritas.

En el interior de un subneptuno, donde la presión alcanza cien mil bares y la temperatura llega a cuatro mil grados, la roca se comporta como una sopa hirviendo. Los pesados vapores de silicio y magnesio ascienden, se enfrían y caen de nuevo en forma de lluvia de partículas sólidas.

En la superficie de la Luna y de los asteroides hay hoyos más pequeños que una cabeza de alfiler, pero con bordes fundidos y brillantes. Estas marcas las dejan meteoritos diminutos; sin embargo, a qué velocidad exacta se produce la fusión seguía sin estar claro.

El cielo nocturno parece inmutable, pero las galaxias intercambian materia constantemente. La Vía Láctea, como un gran río, absorbe arroyos más pequeños: las galaxias enanas. Junto con sus estrellas, también pueden llegar planetas.

En las frías profundidades del espacio flotan rocas más antiguas que la propia Tierra. Dentro de algunas de ellas se esconden diminutas esferas de vidrio: los cóndrulos. Se formaron cuando alrededor del joven Sol aún giraba un disco de gas y polvo. Los meteoritos carbonáceos Asuka 12236, Paris y Maribo han conservado estas esferas casi intactas.

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.

Alrededor de estrellas jóvenes giran nubes planas de gas y polvo: los futuros sistemas planetarios. En algunos de ellos se abre un vacío: el polvo y el gas han sido barridos, como si alguien hubiera adelgazado el centro de un disco de vinilo. Estos discos con huecos se llaman discos de transición.

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.

En el horno de la formación estelar el calor alcanza los 900 grados, como en un alto horno al rojo vivo. Es en ese infierno donde nacen los cristales cósmicos.

En las profundidades negras del cosmos, en la superficie de diminutas partículas de hielo, tiene lugar una construcción silenciosa. Allí, donde la temperatura cae casi hasta el cero absoluto y la radiación es intensa, el aminoácido glicina (el ladrillo proteico más simple) se une consigo mismo.

El borde del reflector. Basta con apagar la luz cegadora de la estrella central y aparece un teatro de sombras. El coronógrafo del JWST, como un denso telón, ocultó la estrella TW Hydrae, y en el escenario de 120 unidades astronómicas de largo (cuatro veces la distancia a Neptuno) cobró vida su disco de acreción.

La estrella AB Aur es joven, tiene unos 4 millones de años. A su alrededor gira un denso disco de gas y polvo. Recientemente, un largo brazo de gas chocó contra él: una corriente de materia proveniente de la nube circundante.

El disco galáctico se parece a una onda congelada en el agua: cada perturbación deja una marca que puede leerse miles de millones de años después. Cuando una galaxia enana satélite pasa de cerca o se produce una fusión frontal, las estrellas del disco empiezan a oscilar, como boyas mecidas por una ola.

Entre los abrasadores exoplanetas que giran peligrosamente cerca de sus estrellas, se esconde un secreto de nacimiento. Hace casi tres décadas, Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron el primer mundo de este tipo, y desde entonces los astrónomos se preguntan: ¿cómo es que un gigante gaseoso termina…

Cuando el telescopio JWST descompone la luz de un lejano exoplaneta en un espectro, lee una crónica química. Pero esta crónica no es una verdad monolítica, sino una atmósfera que la radiación estelar reescribe constantemente.

Espacio profundo, centro de una galaxia. Un agujero negro supermasivo está rodeado por un disco incandescente de gas y polvo. Y de repente, a través de ese velo ardiente, con una periodicidad de varias horas, pasa una estrella — como una flecha disparada por el arco de la gravedad.

El planeta WASP-121 b no es solo una bola caliente. Es un mundo donde el hierro se evapora y el cielo brilla con su propio calor. Una nueva mirada ha ayudado a entender de qué "ingredientes" se formó.

Un planeta rocoso al rojo vivo se parece a una olla de sopa hirviendo, solo que su tapa es la atmósfera. Los gases escapan del magma, envuelven el mundo en una manta densa y a la vez influyen en la rapidez con que se enfría el cuerpo celeste.

Las estrellas nacen en nubes frías de polvo cósmico y hidrógeno. Dentro de estos capullos, las protoestrellas —los núcleos de las futuras luminarias— durante mucho tiempo se consideraron solo acumulaciones calientes.

El telescopio James Webb observó el disco de gas y polvo alrededor de una joven estrella, donde nacen planetas, y por primera vez distinguió hielo de agua pesada. Esta agua no es común: en sus moléculas, el hidrógeno ordinario es reemplazado por deuterio, su primo más pesado.

En el ensamblaje del Sistema Solar, como en un menú de degustación de alta cocina, la receta no siempre está fijada de antemano: a veces el último ingrediente se añade cuando el plato ya está al fuego.

El nacimiento de planetas es un horno cósmico: gas y polvo se comprimen, ondas de choque y radiación intensa queman todo lo complejo. Se creía que las frágiles hebras orgánicas como los cianopoliinos no sobrevivían a este infierno.

Una guardería donde unos niños moldean castillos de arena y otros ya juegan con bloques de construcción. Así se ve, más o menos, el sistema de la estrella V1298 Tau: tiene solo 20 millones de años —en términos cósmicos, acaba de salir de la cuna—. A su alrededor orbitan varios planetas, y dos de ellos, b y e, resultaron ser asombrosamente diferentes.

Entre los bloques de hielo que vagan por el vacío hay viajeros especiales: los cometas interestelares. Nacieron alrededor de estrellas lejanas y, por casualidad, llegaron a nuestra vecindad. Uno de ellos, 3I/ATLAS, quedó bajo la mira de los telescopios cuando se acercaba al Sol.

Una peonza del tamaño de una ciudad, que pesa más que el Sol y da cientos de vueltas por segundo. Eso es una estrella de neutrones: el resto de una estrella que explotó. A veces, su rotación se acelera de repente, como si algo en su interior cambiara de estado. Los astrónomos llaman a estos saltos glitches y sospechan que los culpables son vórtices invisibles en el relleno superfluido de la estrella.

Una farola parpadea cuando alguien pasa por delante. Algo parecido hace la estrella más cercana a nosotros, Próxima Centauri: se enciende en respuesta al movimiento de sus planetas. Los astrónomos observaron esta estrella con un instrumento muy sensible, el espectrógrafo ESPRESSO. Este capta la luz y la descompone en colores, como un prisma.

Una olla de gachas hirviendo donde, en lugar de grano, hay capas de oxígeno y silicio, y el fuego debajo está a punto de apagarse, y la estrella colapsará sobre sí misma.

Los cóndrulos se parecen a gotas de lluvia de piedra congeladas. Son del tamaño de un grano de arena, pero contienen la historia de los primeros millones de años del sistema solar. En su día, estas gotas flotaron en el gas incandescente alrededor del joven Sol y luego se agruparon en asteroides y cayeron a la Tierra como meteoritos.

Se abre un viejo cofre con reliquias familiares y dentro hay joyas que se creían contemporáneas de la bisabuela. Pero de repente se descubre que el oro fue refundido y las piedras fueron talladas de nuevo, y que esto ocurrió mucho más tarde de lo que se pensaba. Una historia similar les sucedió a las partículas más antiguas de los meteoritos: las inclusiones ricas en calcio y aluminio, o CAI.

Alrededor de las pequeñas, frías pero extremadamente inquietas enanas rojas, a menudo se encuentran planetas del tamaño de la Tierra.

Una reacción química se asemeja al paso por un torniquete: una multitud crea caos y se atasca, mientras que una fila ordenada avanza. Sin embargo, en el mundo cuántico, cuando el tumulto se calma, la barrera puede volverse fantasmal: la partícula la atraviesa como si el torniquete desapareciera.

En el Gran Colisionador de Hadrones no solo chocan núcleos, sino también protones individuales. Incluso en sistemas tan pequeños se observa un comportamiento colectivo, similar al flujo de un líquido.

Alrededor de las estrellas jóvenes giran nubes planas de gas y polvo, como una masa de pizza de la que, con el tiempo, se formarán los planetas. En esa nube hay varios elementos químicos, y el azufre es uno de los más esquivos: es difícil de captar con los telescopios porque se esconde en granos sólidos o se escapa en forma de gas.

Una estrella hereda la composición química de la nube de gas, como un niño los genes de sus padres. Los astrónomos han convertido esto en un método: según la proporción de carbono y otros elementos, medida con espectroscopía (la descomposición de la luz en colores), construyen árboles genealógicos de las estrellas de la…

Un cocinero añade más azúcar a la masa y el pastel sale distinto. Igual ocurre con una estrella: la composición de su "masa" —la nube de gas y polvo de la que nacen los planetas— determina qué mundos aparecerán a su alrededor.

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.

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 tenues estrellas rojas orbitan planetas rocosos. Algunos tienen un año que dura menos de un día terrestre: estos mundos se llaman exoplanetas de período ultracorto. Su superficie está al rojo vivo y su cielo siempre está bañado en una luz carmesí.

En las frías afueras del sistema solar, el agua se considera el principal material de construcción de los hielos. Pero en algunos cometas y cuerpos helados lejanos, la proporción de monóxido de carbono (CO) respecto al agua es inusualmente alta, como si de repente un helado tuviera demasiado jarabe.

En su juventud, nuestro sol irradiaba aproximadamente un 30% menos de energía que hoy; esta paradoja del sol joven débil ha inquietado durante mucho tiempo a los planetólogos: con tal déficit de calor, los océanos terrestres deberían haberse congelado, pero las evidencias geológicas indican lo contrario.