Deslumbrados

Los astrónomos apuntan sus telescopios a la belleza sin límites de la Vía Láctea.

Cuando vives en la Vía Láctea es difícil ser modesto.

Nuestra galaxia es mucho más grande, brillante y masiva que la mayoría de las otras galaxias. El disco de estrellas de la Vía Láctea, que puede observarse a simple vista, abarca 120 000 años luz. A este disco lo rodea otro, compuesto mayormente por hidrógeno gaseoso. Y más allá, envolviendo todo lo que nuestros telescopios logran captar, hay un halo gigantesco de materia oscura que no se puede ver. Aunque no emita luz, esta supera por mucho los cientos de miles de millones de estrellas de la Vía Láctea, dándole a la galaxia una masa total de entre una y dos billones de veces la del Sol.

La Vía Láctea puede darse el lujo de presumir que posee al menos un planeta con vida inteligente. Las galaxias gigantes, como la Vía Láctea, tienen el poder de crear y mantener un rico suministro de hierro, oxígeno, silicio, magnesio y otros elementos más pesados que el helio. Estos elementos pesados, forjados por las abundantes estrellas de la Vía Láctea, son los bloques de construcción con los que se formaron los planetas terrestres.

De la misma manera, los elementos pesados son esenciales para la vida: pensemos tan sólo en el oxígeno que respiramos, el calcio de nuestros huesos y el hierro presente en nuestra sangre. Cuando una estrella explota en una galaxia menor, toda esta materia prima para la vida sale disparada al espacio y se pierde. Pero en la Vía Láctea, estos elementos se topan con el polvo y el gas interestelares y los refrena el inmenso campo gravitacional de la galaxia. Estos obstáculos disminuyen su velocidad de forma que pueden enriquecer las nubes de gas formadoras de estrellas con los ingredientes para nuevas generaciones de estas y de planetas. Así sucedió hace 4 600 millones de años, cuando el Sol y la Tierra surgieron de una nebulosa interestelar hoy desaparecida.

En la última década los astrónomos han hecho numerosos descubrimientos sobre nuestra galaxia, empezando por las revelaciones con respecto al gigantesco hoyo negro que está en su centro.

Toda estrella de la Vía Láctea gira alrededor de este hoyo negro, llamado Sagitario A* (se abrevia «Sgr A*» y se pronuncia «estrella Sagitario A»). El Sol, que está a 27 000 años luz de distancia, completa una órbita alrededor del hoyo negro cada 230 millones de años. A sólo un año luz de distancia del mismo revolotean más de 100 000 estrellas que este ha atrapado con mucha mayor firmeza. Algunas tardan sólo unos pocos años en darle la vuelta. Estas trayectorias revelan que Sgr A* tiene cuatro millones de veces la masa del Sol, que es más de lo que se pensaba hace una década.

De vez en cuando el hoyo negro se traga un poco de gas, un planeta perdido o hasta una estrella entera. La fricción y la gravedad calientan a la víctima a temperaturas tan altas que esta suelta un alarido de rayos X, los cuales iluminan las nubes de gas cercanas y así se preserva un registro de los festines del hoyo negro. Por ejemplo, en 2004 científicos reportaron un eco de rayos X en una nube de gas a 350 años luz del hoyo negro. Como los rayos X viajan a la velocidad de la luz, el eco muestra que un objeto cayó dentro del hoyo negro hace 350 años.

Es sorprendente que el hoyo negro también catapulte las estrellas lejos de él. En 2005, los astrónomos reportaron una estrella que se movía a una velocidad extraordinaria y se hallaba a 200 000 años luz del centro de la galaxia. «Fue un hallazgo fortuito», comenta Warren Brown, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian. Encontró una estrella en la constelación de la Hidra que se alejaba del centro galáctico a 709 kilómetros por segundo, o casi 2.6 millones de kilómetros por hora. A esa velocidad, la estrella escapará del alcance de la Vía Láctea y saldrá al espacio intergaláctico. Para 2010, Brown y otros astrónomos ya habían descubierto otras 15 de estas estrellas hiperveloces.

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En un increíble acto de anticipación, Jack Hills pronosticó justamente ese fenómeno cuando estaba en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México. «En realidad me sorprendió mucho que el descubrimiento tardara tanto, dice Hills, pero por supuesto me encantó». En un artículo de 1988, Hills escribió que si una estrella binaria, dos estrellas orbitando entre sí, se aventurara demasiado cerca de Sgr A*, una de las dos estrellas podría caer en una órbita más cercana al hoyo negro, perdiendo por lo tanto una enorme cantidad de energía. Como las leyes de la física dictan que la energía debe conservarse, la otra estrella ganaría esa misma cantidad de energía y saldría volando a una velocidad tremenda. En el transcurso de la vida de la Vía Láctea, el hoyo negro puede haber lanzado de esta manera un millón de estrellas fuera de la galaxia.

Pese a la violencia que hay en torno al hoyo negro, el centro galáctico es un lugar fértil. La densidad de estrellas es mayor en el centro de la galaxia, así que los elementos pesados que estas producen y se relacionan con la vida abundan más ahí. Incluso cerca de nuestro So, una estrella brillante amarilla que está a la mitad del camino entre el hoyo negro y el borde de la galaxia, muchas estrellas recién formadas poseen discos de gas y polvo que sobreviven millones de años, lo suficiente como para que nazcan nuevos planetas.

En cambio, las posibilidades de que haya planetas en el borde de la galaxia son escasas. Chikako Yasui, que ahora trabaja en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, reportó el año pasado 111 estrellas nuevas en las afueras de la galaxia, a más del doble de distancia del centro de esta que el Sol. Las jóvenes estrellas tenían cantidades bajas de elementos pesados; por ejemplo, su contenido de oxígeno era sólo 20% del que hay en el Sol. Y aunque las estrellas sólo tenían medio millón de años, es decir, estaban en su infancia, la mayoría ya había perdido sus discos de gas y polvo, que son los que forman planetas. Sin discos no hay planetas; y sin planetas no hay vida.

Las estrellas que tienen aun menos oxígeno y hierro ofrecen información sobre el nacimiento de la galaxia misma. Estas estrellas, que viven en el halo estelar que se extiende por arriba y por debajo del disco galáctico, son tan viejas que se formaron antes de que las primeras generaciones de estrellas tuvieran siquiera la oportunidad de producir elementos pesados. Así, una estrella típica del halo tiene sólo 3% del contenido de hierro del Sol.

Los astrónomos suelen fechar el halo estelar, y por lo tanto la edad de toda la galaxia, estudiando cúmulos globulares: conglomerados brillantes y muy densos de estrellas tan viejas que aquellas que, por sus características, viven poco ya murieron. Pero las estimaciones de sus edades dependen de las teorías sobre cómo las estrellas viven y mueren.

Por fortuna hay otra forma de calcular la edad de la galaxia. Cuando Anna Frebel todavía era estudiante de posgrado empezó a buscar estrellas individuales en el halo. «Me interesan esas estrellas porque quiero ver hacia el pasado», dice Frebel, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian. En 2005 descubrió una estrella del halo en la constelación de Libra que tenía sólo una milésima del contenido de hierro del Sol; una cantidad baja incluso para los estándares del halo, lo cual indica que es tan prístina que probablemente surgió del gas enriquecido por una sola supernova. A diferencia de la mayoría de las supernovas, esta arrojó varios elementos mucho más pesados que el hierro, como torio y uranio radiactivos.

Como esos elementos radiactivos decaen a una tasa constante, al medir su abundancia actual en la estrella logró estimar su edad: alrededor de 13 200 millones de años. Esta cifra concuerda con las edades derivadas de los estudios de los cúmulos globulares, y sugiere que la Vía Láctea es sólo un poco más joven que el universo mismo, que tiene 13 700 millones de años. La imponente galaxia cuyas incontables estrellas harían después posible la vida en la Tierra no perdió tiempo en nacer.

Este reportaje corresponde a la edición de Diciembre 2010 de National Geographic.