formación de hidrógeno estelar

Dos peonzas giran tan cerca que casi se tocan. Una es azul y ardiente; la otra, blanca y tenue. Juntas completan una vuelta en veinte horas. Es el par Feige 64: una estrella azul de apenas un tercio de la masa del Sol y una enana blanca —el núcleo enfriado de una antigua estrella— una vez y media más pesada que nuestro astro.

Cuando en una galaxia nacen estrellas, hacen que el hidrógeno brille, como un letrero de neón, pero a escala cósmica. Esa luz podría decirnos mucho sobre cuántas estrellas están apareciendo, pero en su camino hacia nosotros atraviesa polvo cósmico. El polvo es como un vidrio empañado: amortigua y cambia el color del resplandor.

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.

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.

Durante mucho tiempo, los astrónomos buscaron las «fábricas» de los rayos cósmicos más energéticos — partículas que llevan en su interior un macromundo comprimido al tamaño de un núcleo atómico. Las sospechas recaían sobre colosales regiones de formación estelar como Cygnus OB2, donde chocan los vientos de jóvenes gigantes.

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.

Una pelota rueda hacia una colina, pero no tiene suficiente impulso y vuelve a caer. Así lo dicta la mecánica clásica. Pero en el mundo cuántico, una partícula diminuta a veces atraviesa la colina como si no existiera. Ese truco —el efecto túnel— es algo habitual para el ligero átomo de hidrógeno.

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.

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.

Las superburbujas son colosos cósmicos, similares a pompas de jabón, pero en lugar de película jabonosa contienen el gas enrarecido entre las estrellas, y no las infla un soplo, sino una serie de explosiones de supernovas. En simulaciones por computadora se comportan como si tuvieran vida: crecen, se enfrían y se mueven.

El hidrógeno es un combustible limpio: al quemarse solo produce agua. Pero para extraerlo del agua hay que romper el fuerte enlace entre el hidrógeno y el oxígeno. Normalmente se utiliza platino, un metal caro.

En una nube oscura y fría entre las estrellas, una mota de polvo de una milésima de milímetro atrapa moléculas ligeras. El monóxido de carbono y el hidrógeno se adhieren a su superficie como gotas de lluvia a un cristal y reaccionan. Tras varios pasos se obtiene metanol, el mismo alcohol que forma parte del limpiaparabrisas.

En las oscuras y frías nubes donde nacen las estrellas, los granos de polvo están cubiertos por una costra de hielo. Por esa costra, como por una carretera invernal, deambulan lentamente átomos sueltos.

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 guarderías estelares, las estrellas masivas no nacen solas, sino en pares. Dos estrellas orbitan alrededor de un centro común, y la más pesada se expande primero y comienza a desprender sus capas externas. Parte de esa materia no escapa al espacio, sino que fluye hacia la vecina, como agua de una copa desbordada a otra que se coloca debajo.

En una fría nube de gas en el mismo centro de nuestra galaxia, a la que los astrónomos llaman G+0.693-0.027, se esconde un verdadero laboratorio químico. Allí, lejos de las estrellas, sobre la superficie de diminutas partículas de polvo —del tamaño de las partículas de humo— los átomos se unen formando moléculas, como masa sobre una mesa de cocina.

Una mota de polvo cósmico está cubierta de hielo, y sobre ese hielo, como en una diminuta cocina, se preparan moléculas. Una de ellas es el metanol, un alcohol que en el espacio sirve como materia prima para compuestos más complejos.

Unos cientos de millones de años después del Big Bang, el universo era como un vasto océano oscuro, cubierto por una espesa niebla de hidrógeno neutro (no ionizado). Luego, algo disipó la bruma: la radiación ultravioleta arrancó electrones de los átomos, volviendo el gas transparente como agua limpia.

El tipo de planeta más común en nuestra Galaxia son los mundos rocosos alrededor de otras estrellas, o exoplanetas, envueltos en el gas más simple, el hidrógeno. Su interior seguía siendo un misterio hasta que los científicos recrearon las condiciones del subsuelo en el laboratorio.

En 2017, los detectores LIGO y Virgo captaron ondas gravitacionales de la fusión de dos estrellas de neutrones. Estalló una kilonova: una brillante explosión cósmica en la que, según se creía, nacen los elementos más pesados de la tabla periódica.