formación estelar en cúmulos

Un filamento de la red cósmica se extiende a través del universo joven, y en él, como cuentas en un collar, están ensartadas las galaxias. En el núcleo del protocúmulo SSA22, que dentro de miles de millones de años se convertirá en el centro de un cúmulo masivo, estas cuentas aún están calientes y polvorientas: en su interior nacen estrellas, y el gas frío sirve de combustible.

Una imagen de una galaxia lejana tomada desde la Tierra se asemeja a mirar a través de un vidrio esmerilado: la atmósfera desenfoca los detalles y la estructura interna permanece oculta.

Dos depósitos de tinta se encuentran a ambos lados de la unión celular. De ellos fluyen hacia la membrana dos tipos de monómeros que, al encontrarse, forman gotas viscosas de complejos. Las gotas apenas se mueven, mientras que los monómeros libres se desplazan rápidamente, como moléculas de perfume en una habitación.

Una ciudad vieja que se rodea de nuevos suburbios. En el centro, calles estrechas donde la vida casi se ha detenido, y en las afueras, un bullicio de construcción. Así es una galaxia espiral cuyo núcleo alberga estrellas que envejecieron hace tiempo, mientras que en el disco exterior aún nacen otras nuevas.

Las galaxias tenues dispersas por el cúmulo de Perseo parecen fantasmas entre vecinos brillantes. Son tan difusas que los objetos lejanos se transparentan a través de ellas, y contienen cientos de veces menos estrellas que nuestra Vía Láctea.

El cielo nocturno parece uniforme, pero en realidad tiene grumos: enormes comunidades de galaxias que, como lentes, curvan la luz de objetos distantes. Cuando en algún lugar del universo ocurre una breve y potente ráfaga de radio, su camino hacia el telescopio terrestre puede pasar cerca de uno de estos grumos.

Una gigante roja en un cúmulo globular es una estrella jubilada. Ha quemado el hidrógeno de su núcleo y ahora vive de la combustión en una capa delgada alrededor de las cenizas de helio.

Una fábrica capaz de producir un millón de piezas por hora, por alguna razón, solo hace un centenar. Más o menos así se comporta nuestro universo si lo miramos a través del prisma de la entropía, esa medida del desorden que, según las leyes de la física, solo puede aumentar. Las principales "máquinas" de esta fábrica son los agujeros negros supermasivos.

El universo se asemeja a un enorme andamiaje invisible. No lo vemos directamente, pero sabemos que existe: las galaxias y los cúmulos se mantienen unidos gracias a él. Ese andamiaje es la materia oscura. La versión más popular sostiene que es "fría" y está compuesta por partículas pesadas y lentas.

En la galaxia espiral Fuegos Artificiales hay 6410 guarderías estelares. Ese es el número de regiones donde, en este momento, están naciendo estrellas masivas, identificadas por un algoritmo en antiguas imágenes radiación ultravioleta del Edwin Hubble.

295 000 metros por segundo. A esa velocidad ni siquiera se mueven las partículas en las eyecciones coronales del Sol. Pero en el centro del cúmulo de galaxias H1821+643, el gas caliente se desplaza exactamente así. El cuásar en su corazón exhala, y su aliento agita todo a su alrededor en una distancia de 60 000 años luz.

Ochocientos millones de años después del Big Bang, y en el corazón de una joven galaxia ya late un motor monstruoso. Un agujero negro de diez mil millones de masas solares devora materia con tanta avidez que su radiación debería eclipsar todo a su alrededor. Pero afuera reina el silencio.

La temperatura en el centro de un cúmulo de galaxias alcanza los cien millones de grados. Estos sistemas, los más grandes ligados gravitacionalmente, son laboratorios naturales donde la naturaleza esconde el 85% de su masa en la invisible materia oscura.

Si tomas una olla con agua hirviendo y le echas un puñado de espaguetis, se cocinan rápido y se pegan en un amasijo. Pero en una enorme olla de restaurante, donde los espaguetis flotan libremente, cada uno se mantiene separado.

Dos ciudades sufren una serie de incendios. En una, el viento dispersa las cenizas mucho más allá de las afueras y el cielo permanece despejado. En la otra, las cenizas se asientan formando un denso velo que tiñe los atardeceres de carmesí.

Quince años de observaciones del telescopio de rayos gamma Fermi han revelado una grieta en el suelo de la Galaxia. Al sur del cúmulo Westerlund 1 —el cúmulo estelar joven más masivo de la Vía Láctea— se ha detectado un brillo extendido que coincide con una cavidad en el hidrógeno atómico.

En 2016, los astrónomos observaron algo increíble: una estrella lejana, llamada Ícaro, brilló con intensidad durante varias semanas, superando el abismo del espacio.

En el silencio de las frías nubes moleculares, donde el gas interestelar se comprime en densos grumos por la gravedad, el nacimiento de estrellas masivas es uno de los mayores enigmas de la astrofísica.

En el centro de un cúmulo estelar denso reina una auténtica fragua: aquí las estrellas, como piezas al rojo vivo, chocan y se fusionan bajo la acción de la gravedad, y estas fusiones no son una catástrofe, sino una oportunidad. Cada golpe del martillo estelar transfiere rotación al futuro agujero negro.

Imagine un antiguo manuscrito en el que una nueva historia se ha escrito sobre un texto más viejo. Con el tiempo, la capa superior se adelgaza y las líneas del pasado asoman a través de ella. Así, como un palimpsesto, funcionan los cúmulos globulares, los sistemas estelares más antiguos del Universo.

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 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.

Imagina un bosque plantado en un solo día. A simple vista todos los árboles son iguales, pero sus anillos de crecimiento cuentan historias distintas: unos crecieron en suelo virgen, otros sobre cenizas de incendios antiguos.

Agita con fuerza una olla de sopa hirviendo: el líquido chapotea y las ondas golpean las paredes. Algo muy parecido ocurre dentro de un planeta gaseoso cuando, en una órbita alargada, pasa cerca de su estrella. La gravedad estelar excita potentes ondas internas en el planeta, conocidas como modos fundamentales de marea.

La galaxia NGC 1277 se parece a un libro antiguo que nadie ha abierto en miles de millones de años. Se formó rápidamente, en los albores del universo, y desde entonces apenas ha cambiado: no ha chocado con sus vecinas ni ha acumulado nuevas capas.

El halo estelar de la Vía Láctea es un palimpsesto galáctico: un antiguo manuscrito donde bajo el texto visible se ocultan capas anteriores. Durante mucho tiempo se pensó que la estructura Gaia-Salchicha/Encelado (GSE) era la última entrada en este manuscrito, la huella de una sola fusión catastrófica.

En un parque urbano, los árboles crecen más rápido que en un bosque profundo. No porque el suelo sea mejor, sino porque aquí chocan más a menudo sus ramas e intercambian semillas. Algo parecido hacen las galaxias en el protocúmulo de la Telaraña: un enorme cúmulo de materia que, dentro de miles de millones de años, se convertirá en un cúmulo maduro.

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 cúmulos de galaxias gigantes son como ciudades de miles de islas estelares, unidas por la gravedad. En su interior hierve un gas caliente que brilla en rayos X. Si un cúmulo ha chocado recientemente con otro, aparecen grumos de galaxias y deformaciones en el gas, como ondas en el agua después de lanzar una piedra.

Los cúmulos globulares son densos 'ovillos' de cientos de miles de estrellas que orbitan alrededor del centro de la Vía Láctea. Unos nacieron en nuestra galaxia; otros fueron capturados cuando la Vía Láctea absorbió galaxias enanas satélites.

La luz de la lejana galaxia del Dragón tarda más de siete mil millones de años en llegar hasta nosotros. En su camino pasa junto a un enorme cúmulo de galaxias que, con su gravedad, curva la trayectoria de la luz como si fuera una lente.

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 red de pesca está tendida en las profundidades del cosmos. Cuando una estrella masiva muere, deja tras de sí un agujero negro: una plomada en esa red. Normalmente, tales plomadas pesan desde unas pocas hasta decenas de soles.

Un torrente de gas incandescente se aleja de la estrella y, de repente, se detiene como si hubiera chocado contra una pared invisible. Esto es exactamente lo que vieron los investigadores al intentar reproducir una eyección estelar a escala de laboratorio.

El cielo nocturno parece liso como la superficie de un lago en calma. Pero si uno se fija en los estallidos de rayos gamma —explosiones breves y cegadoras visibles a través de todo el universo—, en esa superficie se descubren olas. Los científicos tomaron un catálogo de estos estallidos y dividieron el cielo en dos hemisferios.

Lanza dos piedritas idénticas desde la cima de una montaña: si una cae un centímetro más a la izquierda, en un minuto estarán en valles distintos. Una galaxia es como esa montaña, pero con miles de millones de piedras y una ladera que se extiende a lo largo de millones de años.

Dos cúmulos de galaxias chocaron como dos enjambres de abejas que se atraviesan mutuamente. Uno de ellos es el famoso «Bala». Tras la colisión, el gas caliente, que constituye la mayor parte de la materia ordinaria, frenó y quedó en el centro, mientras que las galaxias, como pequeñas piedras densas, continuaron su camino.

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.

En una nube oscura donde aún no brilla ninguna estrella, el gas comienza a contraerse hacia un centro común. Así nacen las estrellas más masivas de la Galaxia: aquellas que pesan decenas de veces más que el Sol. Los astrónomos apuntaron radiotelescopios hacia la nube SDC335.579-0.292 y vieron cómo las moléculas de gas se alinean en corrientes que caen hacia adentro.

Una olla con agua hirviendo sobre la estufa: cuanto más fuerte es el fuego, más caliente está el agua y más vapor escapa. Algo similar ocurre con el gas caliente en los cúmulos de galaxias. Pero en los grupos pequeños de galaxias, ese "vapor" se escapa más rápido de lo que cabría esperar según la temperatura.