?C¨®mo sabemos la edad de una estrella?

Cuando nos movemos por el universo, debido a las grandes distancias que manejamos y al l¨ªmite de velocidad que tiene la propagaci¨®n de la luz, a menudo afirmamos que mirar lejos es mirar atr¨¢s en el tiempo. El descubrimiento reciente de la estrella m¨¢s alejada, Earendel, nos pudiera llevar a pensar con estas cosas que tiene el espacio-tiempo en astrof¨ªsica, que Earendel es tambi¨¦n la m¨¢s vetusta. Nada m¨¢s lejos de la realidad. Earendel est¨¢ lejos y su luz tarda en llegarnos, pero no es una estrella vieja.

Si queremos estrellas antiguas podr¨ªamos hablar, por ejemplo, de una de las estrellas m¨¢s arcaicas que conocemos con una edad bien determinada: HD 140283 (apodada como no podr¨ªa ser de otro modo Matusal¨¦n). HD 140283 est¨¢ muy cerca de nosotros, a unos 190 a?os luz de distancia, y tiene casi la edad del Universo, unos 13.700 millones de a?os. Matusal¨¦n es bien conocida desde hace m¨¢s de 100 a?os porque tiene un movimiento propio, o cambio de su posici¨®n en el cielo con el tiempo, muy grande. Lo que se traduce en que est¨¢ en nuestro vecindario, pero de visita. Viene de la zona de estrellas en nuestra galaxia que llamamos halo y se mueve a una velocidad de m¨¢s de un mill¨®n de kil¨®metros por hora. Trazando su movimiento en el pasado, hemos podido averiguar que naci¨® en una galaxia enana primitiva que fue hecha pedazos por el campo gravitatorio de nuestra galaxia hace al menos 12,000 millones de a?os. Midiendo su composici¨®n qu¨ªmica sabemos que no pertenece a nuestro entorno porque tiene una deficiencia de elementos pesados. Esto quiere decir que se form¨® en un ambiente con material antiguo donde los elementos qu¨ªmicos no hab¨ªan sido todav¨ªa procesados por diferentes generaciones de estrellas.

Y esto nos lleva al problema que planteamos al principio de la determinaci¨®n de la edad en los objetos celestes. En astrof¨ªsica hay cosas que podemos y cosas que no podemos medir de manera relativamente sencilla, teniendo en cuenta, claro, que estamos hablando del cosmos y de objetos que en el mejor de los casos se encuentran tan alejados que tenemos que usar unidades de medida especiales. La masa de un objeto astron¨®mico, por ejemplo, se encontrar¨ªa dentro de la primera categor¨ªa, es f¨¢cil de determinar; saber de qu¨¦ est¨¢ hecho, su composici¨®n qu¨ªmica, tambi¨¦n. Tampoco nos cuesta demasiado esfuerzo, si obviamos las horas de sue?o que perdemos en el telescopio, calcular la velocidad a la que est¨¢ rotando una estrella, la presencia de compa?eras o de campos magn¨¦ticos. Sin embargo, para echarle los a?os a un astro tenemos problemas, no es sencillo, es m¨¢s, es muy complicado.

Quiz¨¢s nos sorprenda aprender que, en realidad, la ¨²nica estrella de la que conocemos su edad con precisi¨®n es el Sol. A nuestro astro s¨ª podemos calcularle los a?os de manera bastante exacta, pero solo porque tenemos acceso a material del que est¨¢ hecho. Para ello se toma una muestra lo m¨¢s pr¨ªstina posible de material del Sistema Solar, normalmente en forma de alg¨²n meteorito y se mide la cantidad de is¨®topos radiactivos de vida larga que contiene. El problema es que no tenemos material de otra estrella que llevar al laboratorio. Entonces, ?c¨®mo podemos saber la edad de las dem¨¢s?

Pues, depende, cuando la estrella es de una poblaci¨®n antigua tiene pocos metales porque nace sin ellos. Al universo no le ha dado tiempo a forjarlos en las estrellas y dispersarlos al medio en forma de vientos. Descomponiendo la luz que nos llega en forma de espectros, si conseguimos medir las huellas qu¨ªmicas del uranio, y especialmente de otro elemento de la tabla peri¨®dica llamado torio, podemos determinar su edad. Pero esta medida es muy dif¨ªcil de hacer porque nos llega poca luz del torio y adem¨¢s aparece mezclada con las marcas de otros elementos qu¨ªmicos.

Otras veces determinamos edades estudiando c¨®mo las estrellas se mueven e infiriendo sus ¨®rbitas en el pasado, algo posible cuando pertenecen a grupos de estrellas j¨®venes que se mueven juntas. Podemos adem¨¢s estudiar c¨®mo la velocidad con la que giran va disminuyendo, ya que son como peonzas que se van frenando a medida que pasa el tiempo. Y tambi¨¦n, a veces, determinamos su contenido en litio que nos da informaci¨®n de edad. Otra t¨¦cnica que, personalmente, siempre me ha parecido fascinante, es la astrosismolog¨ªa que mide los modos de oscilaci¨®n de las estrellas y que es similar a lo que se hace a partir de las medidas de terremotos cuando se infiere la estructura del interior de la Tierra. La sismolog¨ªa estelar es muy ¨²til para estrellas viejas porque sus modos de vibraci¨®n, que llamamos de orden bajo, pasan por el mismo centro de la estrella y nos dan una idea de la densidad que se traduce de manera bastante directa en una medida de su edad.

Pero, en general, no podemos conocer con precisi¨®n la edad de las estrellas cuando est¨¢n solas, aisladas. Tenemos t¨¦cnicas que nos permiten trabajar, pero la edad tal cual no podemos medirla, podemos estimarla, inferirla, pero no podemos determinarla de manera absoluta en una estrella aislada, salvo para el Sol. Si lo pensamos un poco es lo mismo con los humanos. A ojo nos resultar¨ªa dif¨ªcil saber la edad de un ni?o, si no tenemos a unos cuantos alrededor de diferentes edades como referencia. Por eso, uno de los m¨¦todos m¨¢s utilizados consiste en observar c¨®mo envejecen juntas en c¨²mulos de estrellas porque nacen en grupo y el tiempo no pasa del mismo modo para todas.

La edad de una estrella es incierta, adem¨¢s, entre otras razones, porque el momento en el que nace est¨¢ mal definido. As¨ª como para un mam¨ªfero est¨¢ claro, si extrapolamos nuestra experiencia cotidiana al mundo de los cielos entramos en vicisitudes dif¨ªciles de solucionar desde el punto de vista operativo. Desde lo te¨®rico el problema es sencillo: una estrella nace en el instante en que la estructura est¨¢ en un equilibrio que llamamos hidrost¨¢tico; esto es cuando las tensiones se igualan y la estructura ni crece ni se contrae porque la presi¨®n que ejerce la energ¨ªa generada en el interior es contrarrestada por la presi¨®n hacia adentro que hace la fuerza de la gravedad. El caso es que este momento en particular nos est¨¢ vetado, no lo vemos, solo tenemos acceso a ver la estructura en equilibrio miles de a?os despu¨¦s, cuando la estrella se ha liberado de una envoltura que se forma como resultado de su propio colapso. Hemos intentado manejar otras definiciones: cuando empezamos a ver la fotosfera, esa superficie luminosa que delimita el astro o el momento en el que la estrella alcanza a lo que se conoce como edad cero en la secuencia principal, que es cuando queman, termonuclearmente hablando, hidr¨®geno en el n¨²cleo, pero ah¨ª la estrella ya tiene una edad y tendr¨ªamos que usar tiempos negativos.

El caso es que ninguna definici¨®n de comienzo es perfecta y ninguna t¨¦cnica funciona para todas las estrellas, aunque nos dan informaci¨®n complementaria. El tiempo tiene esa cualidad escurridiza.

Eva Villaver es investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas y del Instituto Nacional de T¨¦cnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de un ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa; Patricia S¨¢nchez Bl¨¢zquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa.

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