Nacimiento y muerte de los mundos en las galaxias
Durante los últimos años ha crecido el número de estudios dedicados a las estrellas, las supernovas y el espacio interestelar
29/08/2014 - Autor: İhsan Köse - Fuente: Revista Cascada
Se estima que en el universo observable existen alrededor de 100 mil millones de galaxias.
El movimiento de las estrellas en sus órbitas respectivas, los agujeros negros, las nebulosas y un sinfín de fenómenos del espacio exterior nos ofrecen impresionantes y profundos espectáculos gracias al Hubble, entre otras innovadoras tecnologías; de ahí que, durante los últimos años, haya crecido el número de estudios dedicados a las estrellas, las supernovas y el espacio interestelar. Nuestra reflexión acerca del universo se intensifica a medida que vamos adquiriendo un conocimiento más profundo acerca del mismo. De igual manera que una célula es la unidad estructural y funcional del organismo, las galaxias constituyen los principales bloques estructurales del universo y, al igual que todo ser vivo, su existencia no durará eternamente; se forman, se desarrollan y desaparecen, de acuerdo con las leyes cósmicas establecidas por su Creador.
Según los últimos descubrimientos, se estima que en el universo observable existen alrededor de 100 mil millones de galaxias, y que algunas de ellas tienen un diámetro de 100.000 años luz. Un año tiene 31.536.000 segundos y la luz viaja a 300.000 kilómetros por segundo, por consiguiente, un año luz equivale a 946.080.000.000.000.000 kilómetros (946 cuatrillones). Independientemente de la dispersión de las estrellas, las distancias intergalácticas no son mucho mayores que el propio tamaño de las galaxias. Por ejemplo, la gran galaxia de Andrómeda (la más cercana a nosotros) se observa en el cielo desde la tierra con la misma anchura con la que vemos el sol o la luna, y puede apreciarse incluso a simple vista. Las más recientes investigaciones en astrofísica han revelado que las estrellas no están distribuidas de manera uniforme, sino que, por el contrario, se agrupan en las galaxias como en un sistema abierto que intercambia energía y materia con lo que le rodea, algo que ocurre gracias a que una gran parte del espacio galáctico está lleno de nubes de gas y polvo. Esta fase interestelar en la que las estrellas nacen y mueren tiene una importancia vital para el sostenimiento y mantenimiento de la presencia galáctica.
Algunas características sorprendentes de las galaxias
En una galaxia, existen estrellas con diferentes masas, teniendo la más pequeña una décima parte de la masa del sol y la más grande una masa 100 veces mayor que éste.
La característica más importante de una estrella en una galaxia es su masa. El brillo de las estrellas aumenta con la masa, y esta relación es tridimensional (masa cúbica). Por lo tanto, si una estrella es el doble de grande que otra, será ocho veces más brillante.
Otro rasgo radica en la relación entre la edad y la masa de una estrella, de forma que cuanto más grande sea ésta, más breves será su vida, a pesar de su gigantesca reserva de combustible, ya que la consumen a una enorme velocidad. En el cuerpo humano, que es un indicador del universo, se observan relaciones análogas, como en el caso de las personas con sobrepeso, que consumen un mayor número de calorías que otras con una ingesta calórica menor, y que acaban consumiendo más energía y tornándose más vulnerables a problemas de salud y a un envejecimiento prematuro. La vida de una estrella es inversamente proporcional al cuadrado de su masa (1/m2). Por ejemplo, si una estrella es el doble de grande que otra, vivirá sólo una cuarta parte de la vida de ésta. Los cálculos muestran que el sol tiene una vida de 10 mil millones de años, de manera que una estrella que sea 30 veces mayor que aquél, sólo permanecerá activa 10 millones de años.
La escala de tiempo de los fenómenos que tienen lugar en las galaxias varía de entre miles a millones de años. Es probable que el tiempo necesario para la creación de una estrella equivalga a un día en la escala galáctica, dado que este prolongado período de tiempo se considera breve si lo comparamos con la edad de las galaxias. El movimiento y comportamiento de las galaxias es bastante complejo, hasta el punto que, incluso si la galaxia ha acabado de formarse, el proceso de creación y muerte de las estrellas que se encuentran en su interior continúa. En condiciones normales, se requieren decenas de miles de años para que una nube de gas implosione debido a su propia fuerza gravitacional convirtiéndose así en una estrella. El hecho de que incluso después de cinco-diez mil millones de años desde la creación de una galaxia siga conservándose una gran cantidad de gas en la fase interestelar, suficiente como para producir el nacimiento de una estrella, sorprende a los científicos. Por otro lado, existen galaxias donde las estrellas se forman a una velocidad mucho mayor que en la Vía Láctea.
Dichas galaxias reciben el nombre de «starburst» (galaxias de brote estelar) y sus estrellas se crean a distintas velocidades durante un prolongado período de tiempo. Las singularidades que se aprecian en la descripción detallada de especies animales y vegetales se pueden observar también en el hecho de que las estrellas se formen a distintas velocidades, lo que hace que las galaxias espirales resulten aún más misteriosas. Esto se debe a que, aunque en las galaxias espirales se mantenga una velocidad constante y equilibrada en la creación de estrellas, todo el gas y el polvo disponible es consumido para la formación de estrellas en otras galaxias. En una galaxia en la que continúan formándose estrellas, por la noche se observan mejor las zonas en las que se forman estrellas de gran tamaño que las demás.
Las galaxias espirales
En líneas generales, las galaxias se dividen en tres grupos: irregulares, elípticas y espirales. Las primeras se componen de numerosas estrellas jóvenes y nubes de gas y polvo sin una forma definida; las elípticas están compuestas de estrellas de mayor edad y de un número limitado de nubes de gas y polvo, y pueden ser de distintas formas, redondas, planas o como una pelota de béisbol. Las galaxias espirales tienen la forma de un disco con brazos espirales que se extienden desde el centro hacia fuera a medida que van rotando. El sistema solar se encuentra situado en una de éstas últimas, en las que las estrellas contienen formas espirales. Por lo general, los brillantes brazos espirales que se observan en muchas de las imágenes tomadas de las galaxias muestran las regiones en las que se forman las estrellas, pero no la ubicación de éstas, y por eso la excepcional calidad de las galaxias espirales está oculta tras el continuo proceso de formación y muerte de las estrellas. Las imágenes espirales que muestran las regiones de la creación de estrellas no giran con las demás estrellas de la galaxia, sin embargo, las galaxias espirales sí que lo hacen, y de una forma especial. De acuerdo con las observaciones, la espiral del interior de la galaxia se va deteriorando y vuelve a adquirir su forma poco a poco, a un ritmo más lento que la velocidad de rotación de la galaxia. Con estos hallazgos, podemos decir que resulta más apropiado entender las galaxias como sistemas dinámicos en constante cambio, en lugar de considerarlos como algo estático, bajo el constante control e intervención del poder y sabiduría infinitos del Todopoderoso.
Una de las características más sorprendentes de las galaxias espirales es que las regiones de la espiral principal en la que se forman las estrellas contienen otros patrones en espiral organizados en subniveles. Al igual que ocurre con las nubes, pueden crearse distintas formas en espiral. En ocasiones, se forman brazos espirales muy simétricos o formaciones rectangulares en forma de bastón mediante extensiones de brazos espirales, junto a formas con aspecto de espirales normales. A pesar de esta variedad de formas espirales, al ser observadas desde lejos, las estrellas parecen rodear un disco plano, mientras forman juntas un gigantesco halo globular, el cual se generó hace miles de millones de años a partir de estrellas, tanto jóvenes como de mayor edad. A pesar de encontrarse en la región más oscura de la galaxia, se cree que este halo contiene la mayor parte del material galáctico. Las estrellas están dispuestas de manera parecida a un disco, en este halo de gas y polvo. La capa de polvo gira lentamente alrededor de un eje que atraviesa el centro del halo, pero no se trata de un giro casual, sino que, por el contrario, está controlado de manera que la velocidad de las estrellas cercanas no difiere de la de rotación del disco en más de un 10 %. En otras palabras, el disco no mantiene una velocidad constante sino que muestra flexibilidad y variación. Las estrellas y las nubes de gas giran a una velocidad media similar, independientemente de la distancia que las separe del centro. Estas nociones se confirman siguiendo las leyes de movimiento que descubrió Newton, y a las que más tarde dio su nombre.
En la sección del disco de una galaxia, existen numerosos tipos de estrellas de diferentes grupos de edades y masas. La edad de las estrellas viene determinada por los análisis de los espectros de luz que emiten y, en función de los resultados de estos análisis, se ha detectado que, en la sección del disco de una galaxia espiral, la velocidad de formación de las estrellas es bastante constante. Se ha comprobado que en numerosas galaxias el material del disco se compone de nubes de polvo y gas en aproximadamente un 10 % y que el 80-90 % restante permanece fuera del disco de manera invisible, a diferencia de lo que ocurre con las estrellas y los gases. Esto se debe a que absorbe la mayor parte de la luz que va a reflejarse. Este tipo de material recibe el nombre de «materia oscura». Se cree que podría tratarse de un agujero negro muy antiguo, con estrellas muertas, con una nube de polvo extremadamente frío o una combinación de ambas cosas. Aparte de esto, se ha especulado sobre si habría podido originarse a partir de neutrinos o de partículas desconocidas. Según la idea más extendida, la materia oscura, generada por estrellas muertas de la galaxia, no guarda relación alguna con el movimiento de las galaxias espirales ni con su comportamiento cinético, sino que sólo tiene efectos gravitatorios.
La nube de gas del disco no se distribuye de manera proporcional, sino que, por el contrario, se acumula en una fina capa. Por otro lado, se cree que estas nubes se componen principalmente de carbono, silicio y hierro, entre otros muchos elementos, y que estas partículas se desprenden de las superficies y son transportadas, a través de los vientos estelares, o arrojadas al espacio interestelar. Sorprendentemente, el espacio interestelar es un lugar escasamente poblado pero, incluso en las zonas que se consideran vacías, existe un átomo por cada 1.000 cm3, una proporción que puede oscilar desde uno hasta doscientos millones de átomos por cm3 en las regiones con mayor densidad. La densidad de los espacios interestelares, desde la mayor a la menor, puede variar dentro de una escala de mil millones, lo que equivale a un valor muy superior al de la diferencia de densidad que existe entre el aire y un pedazo de roca.
El establecimiento de sistemas sin equilibrio térmico
El espacio interestelar no se encuentra en un estado de equilibrio termodinámico, y en él no cesan de formarse y dispersarse nubes moleculares de considerables proporciones. Así, el intercambio de materiales se lleva a cabo entre las diferentes fases a una escala menor. Un sistema en el que sus distintos elementos puedan mantenerse estables sin equilibrio alguno resulta misterioso, por lo que tanto los físicos como otros científicos llevan entre 40 y 50 años investigando este extraño fenómeno. Los datos recopilados hasta la fecha sugieren que, a fin de establecer y mantener la estabilidad de los sistemas, entran en juego dos procesos. El primero nos dice que dichos sistemas deben incluir mecanismos de reciclaje de materiales entre sus diferentes componentes, y el segundo tiene que ver con la regulación de la velocidad de los procesos mediante retroalimentación. Estos dos fenómenos deben producirse de una forma equilibrada para que la cantidad de materia de cada sistema no se vea alterada, de ahí que se lleven a cabo de una forma perfectamente eficiente en las galaxias espirales, lo cual no puede ser fruto de la casualidad.
El plasma, uno de los estados de la materia, se encuentra a una temperatura de unos dos millones de grados centígrados. Sin embargo, se trata de un estado extremadamente fluido, en el que, en un volumen de 1.000 cm3, existe un solo átomo.
Estas enormes temperaturas se producen gracias a la energía que proviene de las supernovas, cuyas explosiones liberan tal cantidad de ella al espacio, que forman una nube de gas caliente que comienza a extenderse y a liberar electrones a su alrededor, a medida que se va dispersando. Cuando la nube de gas se extiende a través de la materia, se genera un estado de plasma caliente que se va expandiendo. Uno de los motivos por el que se tardó tanto en descubrir ese espacio interestelar es el hecho de que seguimos situados en una burbuja caliente de un diámetro de 300 años luz. Según las investigaciones llevadas a cabo hasta la fecha, esta burbuja tiene forma irregular.
Además, no hace mucho tiempo que se descubrió una estrella de neutrones, que podría ser un resto de la explosión de la supernova que originó esa burbuja. No debería sorprendernos que nos encontremos en esa burbuja caliente, ya que sólo ocupa un 70 % del volumen del disco de nuestra galaxia. En ésta, se forma una supernova cada 30 o 40 años, cuya misión consiste en suministrar la energía necesaria para que todo el espacio interestelar se mantenga a una presión constante. Resulta sorprendente el hecho de que pueda existir un planeta habitable en las profundidades de un espacio frío.
Los espacios interestelares se asemejan a un ecosistema, a juzgar por los fenómenos que tienen lugar en su interior. Toda galaxia puede ser considerada como un sistema dinámico, en el que las estrellas no dejan de nacer y desaparecer en presencia de un ciclo determinado de energía y materia. Los fenómenos que se producen en estos sistemas celestes —galaxias, estrellas, espacios interestelares—, gracias a la sabiduría divina, dan testimonio, en su propio lenguaje, de su Creador, Quien les otorgó la forma de una obra de arte mediante Su sabiduría y generosidad. Las galaxias se comportan como si fueran seres vivos, ya que nacen y mueren, del mismo modo que los seres humanos. La continua composición y descomposición de las galaxias, así como de su contenido, constituye una importante prueba para el cosmos de los mundos presentes y ausentes. Los cielos y la tierra, las estrellas y las galaxias, conforman el lienzo que se pinta y se vuelve a pintar sobre el caballete del mandato de Dios: «Sé y es».
Referencias
Smolin, Lee. 1997. The Life of The Cosmos, Oxford University Press, Nueva York.
Syed, Ibrahim B. 2003. «Understanding String Theory», The Fountain, Nº 41, Enero-marzo 2003.
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