20: Entre las estrellas - Gas y polvo en el espacio
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¿De dónde vienen las estrellas? Ya sabemos por capítulos anteriores que las estrellas deben morir porque en última instancia agotan su combustible nuclear. Podríamos plantear la hipótesis de que nuevas estrellas vienen a existir para reemplazar a las que mueren. Para formar nuevas estrellas, sin embargo, necesitamos la materia prima para hacerlas. También resulta que las estrellas expulsan masa a lo largo de sus vidas (una especie de viento sopla de sus capas superficiales) y ese material debe ir a alguna parte. ¿Qué aspecto tiene esta “materia prima” de estrellas? ¿Cómo lo detectarías, sobre todo si aún no está en forma de estrellas y no puede generar su propia energía?
Uno de los descubrimientos más emocionantes de la astronomía del siglo XX fue que nuestra Galaxia contiene grandes cantidades de esta “materia prima” —átomos o moléculas de gas y diminutas partículas de polvo sólido que se encuentran entre las estrellas. Estudiar esta materia difusa entre las estrellas nos ayuda a entender cómo se forman las nuevas estrellas y nos da pistas importantes sobre nuestros propios orígenes hace miles de millones de años.
- 20.1: El Medio Interestelar
- Alrededor del 15% de la materia visible en la Galaxia está en forma de gas y polvo, sirviendo como materia prima para nuevas estrellas. Alrededor del 99% de esta materia interestelar está en forma de gas, átomos o moléculas individuales. Los elementos más abundantes en el gas interestelar son hidrógeno y helio. Alrededor del 1% de la materia interestelar está en forma de granos sólidos de polvo interestelar.
- 20.2: Gas interestelar
- El gas interestelar puede ser caliente o frío. El gas que se encuentra cerca de estrellas calientes emite luz por fluorescencia, es decir, la luz se emite cuando un electrón es capturado por un ion y cae en cascada hasta niveles de energía más bajos. La mayor parte del hidrógeno en el espacio interestelar no está ionizado y se puede estudiar mejor mediante mediciones de radio de la línea de 21 centímetros. Parte del gas en el espacio interestelar se encuentra a una temperatura de un millón de grados, a pesar de que está muy lejos en estrellas calientes.
- 20.3: Polvo Cósmico
- El polvo interestelar se puede detectar: (1) cuando bloquea la luz de las estrellas detrás de él, (2) cuando dispersa la luz de las estrellas cercanas, y (3) porque hace que las estrellas distantes se vean más rojas y más tenues. Estos efectos se denominan enrojecimiento y extinción interestelar, respectivamente. También se puede detectar polvo en el infrarrojo porque emite radiación de calor. El polvo se encuentra en todo el plano de la Vía Láctea.
- 20.4: Rayos Cósmicos
- Los rayos cósmicos son partículas que viajan a través del espacio interestelar a una velocidad típica del 90% de la velocidad de la luz. Los elementos más abundantes en los rayos cósmicos son los núcleos de hidrógeno y helio, pero también se encuentran electrones y positrones. Es probable que muchos rayos cósmicos se produzcan en los choques de supernova.
- 20.5: El ciclo de vida del material cósmico
- La materia interestelar fluye constantemente a través de la Galaxia y cambia de una fase a otra. Al mismo tiempo, constantemente se agrega gas a la Galaxia por acreción desde el espacio extragaláctico, mientras que la masa se elimina del medio interestelar al estar encerrada en estrellas. Parte de la masa en las estrellas es, a su vez, devuelta al medio interestelar cuando esas estrellas evolucionan y mueren.
- 20.6: Materia interestelar alrededor del Sol
- El Sol se encuentra en el borde de una nube de baja densidad llamada Local Fluff. El Sol y esta nube se encuentran dentro de la Burbuja Local, una región que se extiende al menos a 300 años luz del Sol, dentro de la cual la densidad del material interestelar es extremadamente baja. Los astrónomos piensan que esta burbuja fue soplada por algunas estrellas cercanas que experimentaron un fuerte viento y algunas explosiones de supernova.
Miniaturas: Esta imagen, tomada por el Telescopio Espacial Hubble, muestra al joven cúmulo estelar NGC 3603 interactuando con la nube de gas de la que se formó recientemente. Las estrellas azules brillantes del cúmulo han hecho estallar una burbuja en la nube de gas. Los restos de esta nube se pueden ver en la parte inferior derecha del marco, brillando en respuesta a la luz estelar que la ilumina. En sus partes más oscuras, blindadas de la dura luz de NGC 3603, continúan formándose nuevas estrellas. Si bien las estrellas de NGC 3603 se formaron solo recientemente, las más masivas de ellas ya están muriendo y expulsando su masa, produciendo el anillo azul y rasgos de racha visibles en la parte superior izquierda de la imagen. Así, esta imagen muestra el ciclo de vida completo de las estrellas, desde la formación a partir del gas interestelar, pasando por la vida en la secuencia principal, hasta la muerte y el regreso de la materia estelar al espacio interestelar. (crédito: modificación de obra de NASA, Wolfgang Brandner (JPL/IPAC), Eva K. Grebel (Universidad de Washington), You-Hua Chu (Universidad de Illinois Urbana-Champaign))