Criterios
GAVETA DE ASTROFÍSICA | COORDINADORA: ADRIANA DE LORENZO-CÁCERES RODRÍGUEZ

Arqueólogos del Universo

25/jun/17 6:16 AM
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Imagen de la galaxia NGC4639 tomada por el telescopio espacial Hubble. Los arqueólogos galácticos obtienen espectros de galaxias como esta para medir las edades y metalicidades de sus estrellas y así reconstruir su historia. Las estrellas azules, como las presentes en los brazos espirales de NGC4639, son calientes y jóvenes, mientras que las estrellas rojizas que vemos en las partes centrales de la galaxia son más frías y viejas./ archivo público de imágenes de la NASA (www.nasa.gov). /

Patricia Sánchez Blázquez

Las estrellas nos informan, como si de fósiles se trataran, de la historia pasada de las galaxias.

La Arqueología (del griego archaios, viejo o antiguo, y logos, ciencia o estudio) es la ciencia que estudia los cambios físicos que se producen desde las sociedades antiguas hasta las actuales, mediante restos materiales conservados a través del tiempo. Los astrofísicos también estudiamos los cambios físicos que se producen a lo largo de la vida de las galaxias estudiando la luz de las estrellas que sobreviven en el tiempo. Con esta información, intentamos reconstruir sus historias.

Con los espectrógrafos, los astrofísicos logramos dispersar la luz de las estrellas en todos sus colores, creando un arco iris. Fue el astrónomo alemán Joseph von Fraunhofer quien observó por primera vez que sobre el arco iris de las estrellas aparecían unas finas bandas oscuras, huellas de los distintos elementos químicos presentes en las atmósferas estelares, cada uno absorbiendo la luz de un color concreto. El astrónomo germano también se dio cuenta de que estas líneas eran diferentes en todas las estrellas. A mitad del siglo XIX este tipo de observaciones hizo avanzar enormemente nuestro conocimiento de las estrellas. Otros dos físicos también alemanes, Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen, identificaron los diferentes elementos químicos en la atmósfera solar y descubrieron un elemento químico nuevo, el helio (del griego helios, sol), que no se conocía en nuestro planeta por aquel entonces. Con el avance del conocimiento teórico de las atmósferas estelares se vio también que midiendo la intensidad de estas bandas oscuras se puede determinar la abundancia de los diferentes elementos químicos presentes en las estrellas, como el carbono o el hierro.

En Astrofísica, con permiso de los químicos, llamamos metales a todos los elementos de la tabla periódica con la excepción del hidrógeno y el helio. Hidrógeno y helio fueron creados mayoritariamente en el Big Bang. Por el contrario, los metales son formados por las propias estrellas durante las reacciones de fusión nuclear que se producen en su interior. Una porción considerable de estos metales es eyectada durante su muerte, ya sea como explosión de supernova, si la estrella es muy masiva, o como restos en forma de nebulosa planetaria si la estrella tiene una masa similar a la de nuestro Sol o menor. Esta liberación de material enriquece (es decir, incrementa el contenido metálico) el medio a partir del cual se formarán nuevas estrellas, aumentando de manera progresiva el contenido metálico del Universo. Así pues, la medida de la abundancia de metales de las estrellas que habitan una galaxia supone una importante pista para saber cuántas generaciones de estrellas se han creado y han muerto.

Por otro lado, la temperatura de las atmósferas estelares nos da información acerca de la edad de las mismas. Las estrellas nacen calientes y se van enfriando durante su evolución. La temperatura de una estrella es tanto mayor cuanta mayor masa tiene. Eso sí, esto las hace vivir menos. Podríamos decir que las estrellas de mucha masa siguen el lema adoptado por los "punks" británicos de finales de los setenta: "Vive rápido, muere deprisa y deja un bonito cadáver" (la frase es original de la película de Nicholas Ray Knock on any door, aunque se atribuye con frecuencia a James Dean). Efectivamente, las estrellas masivas mueren en espectaculares y bellas explosiones llamadas supernovas, dejando un "cadáver" en forma de nebulosa, sin lugar a duda uno de los objetos más bellos del Universo.

La temperatura en el exterior de una estrella determina su color. Aunque normalmente en la Tierra asociamos el color rojo a temperaturas calientes y el azul a temperaturas frías, en realidad los colores rojos de las estrellas indican un exterior caliente, pero los azules aún más caliente. Por ejemplo, las estrellas rojas tienen unas temperaturas de unos 3500 grados mientras que las azules alcanzan unos 30 000 grados. Nuestro Sol es amarillo, típico de los 6000 grados. La mayoría de las estrellas se van enfriando a medida que crecen, es decir, se vuelven más rojas. Así, cuando una galaxia es roja, normalmente es porque está habitada por estrellas de mayor edad.

Volvamos entonces de nuevo a la Arqueología. Así como el trabajo del arqueólogo consiste en reconstruir la vida de los grupos humanos que dejaron restos materiales, el astrónomo, usando las edades y metalicidades (la fracción de la masa total en forma de lo que nosotros llamamos metales) de las estrellas en una galaxia, trata de reconstruir cómo ha sido su vida: cuándo formó la mayor parte de sus estrellas, si lo hizo en poco o mucho tiempo, qué regiones fueron las más activas en reproducirse, etc. Y, por supuesto, trata de entender por qué: los fenómenos físicos que gobiernan la vida de las galaxias y, en definitiva, la Naturaleza. Por ello este campo de estudio se conoce como Arqueología galáctica.

Patricia Sánchez Blázquez es una astrofísica madrileña estrechamente ligada a la investigación desarrollada en el Instituto de Astrofísica de Canarias, donde conserva colaboradores cercanos. Tras realizar su tesis doctoral en la Universidad Complutense de Madrid, trabajó en varios centros de investigación internacionales, incluidos el Centro de Supercomputación de la Universidad de Swinburne, Australia; la Escuela Politécnica Federal de Laussane, Suiza; la Universidad de Central Lancashire, Reino Unido; el Instituto de Astrofísica de Canarias y la Universidad Pontificia Católica de Santiago de Chile. En la actualidad es Profesora Contratada en la Universidad Autónoma de Madrid.

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