órbita estelar

El cielo nocturno parece tranquilo, pero en realidad está atravesado por una lluvia invisible de partículas cargadas: los rayos cósmicos. Los científicos llevan mucho tiempo intentando averiguar dónde nacen los más energéticos.

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.

Un millón de órbitas, la misma partitura. Nueve halos de materia oscura, nueve orquestas sin director. Todos los músicos tocan las mismas notas, pero en cada sala la música suena distinta: en unas, con armonía; en otras, con desfases. Así, las galaxias satélite que caen en el halo de su anfitrión siguen órbitas que dependen no solo de la masa, sino también de la forma del escenario invisible.

Un reactor de fusión tipo stellarator se parece a un capullo magnético retorcido con astucia. Su tarea es contener plasma sobrecalentado para que los núcleos de hidrógeno se fusionen y produzcan energía. Pero la forma tridimensional del capullo crea huecos: algunas partículas escapan, especialmente las más rápidas, que son las que llevan el mayor calor.

Las estrellas más masivas son como globos demasiado inflados: su envoltura ya no se estira, sino que empieza a expulsar materia rápidamente. En cierta etapa, la pérdida de masa se vuelve tan intensa que la estrella deja de aumentar de tamaño. Los astrónomos observan este momento como una inflexión en un diagrama donde las estrellas se ordenan por luminosidad y temperatura.

En el corazón mismo de la Vía Láctea, alrededor de un agujero negro supermasivo invisible, giran estrellas. Una de ellas, S301, completa una órbita en solo 8,7 años. Su trayectoria es una elipse muy aplastada: a veces se acerca casi rozando al agujero negro, y otras se aleja hasta perderse.

Un disco de gas con un peso de cuatrocientos mil soles rodea al agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Su atracción actúa como un timón gravitacional: lenta pero inexorablemente, gira las órbitas de las estrellas binarias, empujándolas hacia la región donde las fuerzas de marea desgarran la pareja.

El meteorólogo traza una línea negra gruesa a través de toda Europa: al norte, heladas; al sur, deshielo. Esta frontera —la isoterma cero— no dice qué temperatura hace en Estocolmo o Roma, pero indica con total honestidad dónde termina el invierno. En la cosmología de los últimos años ha aparecido un mapa en el que se puede trazar un límite análogo.

1799 kilómetros por segundo: a esa velocidad la estrella S5-HVS1 abandona para siempre la galaxia. Hace 4.8 millones de años fue eyectada del centro de la Vía Láctea tras un encuentro cercano con el agujero negro supermasivo Sgr A*.

La estrella Tabby, un faro en el mar cósmico, desde 2015 desconcierta a los astrónomos. Su luz parpadeaba no al ritmo de planetas, sino como dispersa por una tormenta — caídas profundas, picos bruscos. Pero entre ese caos apareció una caída uniforme, casi perfecta. El ojo de la tormenta.

Durante más de un siglo, los astrónomos se han devanado los sesos con el caprichoso comportamiento de las estrellas de tipo RR Lyrae: su brillo crece y decrece periódicamente con una amplitud impredecible, como un faro con un mecanismo estropeado. El efecto Blazhko, descubierto en 1907, desafió a los científicos durante décadas.

En el centro de la Vía Láctea, envuelto en polvo y fulgor, se esconde un agujero negro supermasivo: Sagitario A*. A su alrededor, como polillas alrededor de una llama, giran decenas de estrellas guía. Dos de ellas, S2 y S38, con órbitas excéntricas y períodos de pocos años, se han convertido en protagonistas de la verificación de las leyes fundamentales del cosmos.

En el centro de la Vía Láctea, donde reina sin rival el agujero negro supermasivo Sagitario A* (cuya métrica fue obtenida por primera vez por Karl Schwarzschild), la estrella S4714 emprende un viaje vertiginoso.

En el centro de una galaxia diminuta hay un cúmulo denso de estrellas y materia oscura. Este cúmulo, llamado solitón, no está inmóvil: tiembla y oscila, como gelatina en un plato.

Dentro de 5 mil millones de años, el Sol, agotado su combustible, comenzará a hincharse, transformándose en un gigante rojo. Como un globo que pierde aire, la estrella irá debilitando su agarre gravitatorio, y la Tierra — un grano de arena en un hilo invisible — se alejará a una órbita más distante.

En el centro de una galaxia lejana, un agujero negro supermasivo está rodeado por un disco plano y giratorio de gas y polvo: un embudo gigante con materia cósmica. En este disco puede encontrarse un objeto compacto pequeño, por ejemplo, otro agujero negro de masa estelar.

Un planeta del tamaño de Neptuno se acercó demasiado a su estrella. La estrella comienza a atraer las capas superiores del planeta: el gas fluye desde él como agua de un cubo desbordado. Este proceso se llama transferencia de masa por el lóbulo de Roche (así es como los astrónomos designan el límite más allá del cual la estrella ya puede arrancar materia del planeta).

El brazo de un río estelar rodea el centro de una galaxia lejana, como una cinta luminosa sobre una montura invisible. Esa montura es el halo oscuro: una enorme nube de materia oscura invisible que, con su atracción, mantiene unidas a las estrellas y al gas.

Si golpeas una campana, zumba a una sola altura. Y si colocas una segunda lengüeta en su interior y ambas suenan sin tocarse, el sonido se vuelve más complejo. Algo así es una estrella de neutrones de un nuevo estudio. No es solo una esfera incandescente: en su interior pueden fluir dos líquidos que no se mezclan, por ejemplo, neutrones superfluidos y plasma ordinario.

La estrella doble TIC 287869463 es una pareja muy unida: una de las estrellas pulsa como una campana, mientras que la otra, con su gravedad, la estira como la marea estira el océano. Normalmente, las pulsaciones viajan por la estrella en forma de ondas, pero aquí una de las ondas se ha quedado quieta.

En una gran nube de gas donde nacen las estrellas, las líneas de fuerza del campo magnético están alineadas aproximadamente en una misma dirección, como las fibras de un trozo de fieltro.

Una cuerda de guitarra solo suena en ciertas notas, cuando se pisa en los trastes. Así es también el disco de gas y polvo alrededor de una estrella joven: está atravesado por ondas estacionarias, pero solo sobreviven las vibraciones selectas.

Antes los astrónomos calculaban la masa de las galaxias como si fueran esferas perfectas. Pero una galaxia es un panqueque plano. El nuevo modelo 'Perdido y Encontrado' tiene en cuenta la forma real: suma la atracción de todas las partes del disco, no solo del abultamiento central.

Las estrellas en las afueras de las galaxias giran inesperadamente rápido. Según Newton, cuanto más lejos del centro, más lento debería ser el movimiento, como en un baile circular donde los que están en el borde van más despacio.

La luz de un cuásar lejano —el brillante núcleo de una galaxia— pasa cerca de una galaxia masiva y se desvía, como el haz de una linterna a través de un vidrio irregular. Si la lente y la fuente están casi perfectamente alineadas, no vemos un solo cuásar, sino varias copias del mismo.

Otras galaxias son solo instantáneas antiguas, mientras que a la Vía Láctea la observamos en directo.

En las frías nubes de gas donde nacen las estrellas gigantes, todo hierve de movimiento. El gas se comprime, gira y se fragmenta en grumos: las futuras estrellas. Durante mucho tiempo se pensó que el campo magnético ponía orden aquí: como hilos invisibles, estiraba los grumos transversalmente. Pero nuevas observaciones han mostrado lo contrario.

En el cielo austral brilla con intensidad la estrella Acrux, el punto más bajo de la constelación de la Cruz del Sur. No es una sola estrella, sino toda una familia. Nuevas observaciones han revelado que no son cinco, sino siete estrellas unidas por la gravedad, como niños que se toman de las manos en una ronda.

En el centro de nuestra galaxia se encuentra un agujero negro supermasivo alrededor del cual giran estrellas. Su movimiento se asemeja a una danza: unas trazan órbitas alargadas, otras casi circulares.

Las estrellas gigantes azules suelen nacer en guarderías estelares apretadas: cúmulos abiertos dentro del delgado disco de nuestra galaxia. Pero a veces se encuentran muy por encima del disco, como si hubieran sido expulsadas de casa. ¿Cómo llegaron allí?

El sistema de Saturno hace 300 millones de años parecía una pista de baile abarrotada. El satélite más masivo, Titán, comenzó a desplazarse, y ese movimiento desequilibró a sus vecinos. Una de las lunas se estrelló contra Titán; los escombros giraron como un torbellino, uniéndose para formar Hiperión.

La galaxia enana de Sagitario se estrelló contra el disco de la Vía Láctea y lo atravesó repetidamente, como una piedra lanzada a un estanque tranquilo. Cada impacto dejaba ondulaciones: ondas y curvaturas en el campo estelar.

Un planeta gigante orbita demasiado cerca de su estrella. En cada vuelta, tira de la estrella con su gravedad, y en el interior de la estrella se generan ondas, como los círculos que hace una piedra al caer al agua. Estas ondas frenan la órbita del planeta, que cae en espiral hacia la estrella. La estrella engulle el planeta y comienza a girar más rápido.

El telescopio espacial Gaia ha medido la velocidad de rotación de más de cien mil estrellas. Resulta que la velocidad de giro depende de la temperatura de la estrella. En las estrellas más frías que 6500 grados, la superficie se mueve a una velocidad de 10 a 20 kilómetros por segundo.

El cosmos funciona como una mesa de billar. Los planetas exteriores masivos, cual bolas pesadas, transmiten su energía a los ligeros mundos interiores. Un golpe gravitacional así puede lanzar un planeta pequeño fuera del sistema estelar. Se convierte en un vagabundo errante — un exoplaneta sin estrella. Detectar a estos invisibles es difícil: no emiten ni reflejan luz.

Tres galaxias lejanas giran como tiovivos gigantes. Sus estrellas y su gas se mueven a lo largo de brazos espirales, y por la velocidad de ese movimiento se puede calcular cuánta materia hay en la galaxia, tanto visible como invisible.

Los vortones son anillos cósmicos invisibles, bucles cerrados de espaciotiempo curvado. Más finos que un átomo pero más pesados que las estrellas, estos vestigios del Big Bang giran como tiovivos gigantes, arrastrando todo a su alrededor.

El disco estelar de la Vía Láctea es como una brillante veleta, y la materia oscura es la nube invisible a su alrededor. Por primera vez se ha medido su forma con precisión.

Con ayuda del telescopio espacial más potente James Webb, los astrónomos se asomaron al camerino cósmico y vieron cómo cambian los anillos del asteroide Chariklo.

En la nube oscura NGC 6334I-North, a 5500 años luz de la Tierra, el interferómetro de radio ALMA ha vislumbrado algo inesperado: alrededor de una joven estrella masiva gira un disco de gas y polvo, y dentro de él, siete densas condensaciones. Cada una de ellas podría convertirse en una estrella.