Una transformaci¨®n prodigiosa: ha nacido una estrella del fr¨ªo vac¨ªo c¨®smico

Con las estrellas nos ha ocurrido como con el Universo, cuando comenzamos a entender su funcionamiento aprendimos que no siempre han estado ah¨ª. Nuestro propio Sol proporciona la evidencia de su naturaleza perecedera. Consume hidr¨®geno en reacciones termonucleares a un ritmo de 100 millones de toneladas por segundo, por eso brilla. Aunque tiene una gran cantidad de masa, esta no es infinita. La conclusi¨®n es obvia: el Sol ni siempre ha estado brillando, ni lo har¨¢ para siempre.

Las estrellas, por tanto, tienen un principio, del mismo modo que podemos decir que experimentan algo que se asemeja a un final. Partiendo de lo que conocemos como medio interestelar, su proceso de formaci¨®n involucra una transformaci¨®n prodigiosa: material tenue y muy fr¨ªo, en torno a los 263 grados bajo cero, se transforma en una bola de fuego incandescente con temperaturas que llegar¨¢n a los millones de grados en su interior y una densidad que aumentar¨¢ muchos, muchos ceros.

Lo primero que necesitamos entender es que es un proceso que necesita tiempo. No tanto como el que pasan brillando, pero s¨ª bastante, incluso a escalas c¨®smicas, no es un proceso instant¨¢neo. Si se dan las condiciones adecuadas, en decenas de millones de a?os el cosmos puede conseguir formar una estrella.

El mecanismo es ca¨®tico y est¨¢ lleno de incertidumbres. Cientos, miles de estrellas se forman a la vez en polvorientas envolturas gaseosas surcadas de burbujas, regadas y cohesionadas por esas part¨ªculas s¨®lidas que llamamos polvo interestelar. Para que ocurra hace falta, ya lo hemos dicho, tiempo, pero sobre todo es necesario transformar varias veces las condiciones del entorno para que pase de templado y casi vac¨ªo, a muy fr¨ªo y denso. Para que con el tiempo sea mucho m¨¢s denso todav¨ªa, tanto que pueda seguir colapsando por efecto de la gravedad.

Material filamentoso y tenue de baja densidad acaba fragmentando en miles de grumos que con el tiempo dar¨¢ lugar a las estructuras m¨¢s densas del cosmos. Algunas con cientos de veces la masa de nuestra estrella, la mayor parte de ellas en pares, en lo que conocemos como sistemas binarios, y otras, la mayor¨ªa, en forma de estrellas casi como el Sol, un poco menos masivas.

El proceso de formaci¨®n de estrellas masivas, aquellas que tienen digamos m¨¢s de 20 veces la masa del Sol no lo conocemos muy bien. No tenemos claro, todav¨ªa, si se forman como el resultado del colapso monol¨ªtico de una nube muy grande o si, por el contrario, se hacen grandes como consecuencia de ir agregando estrellas m¨¢s peque?as. Las detecciones de ondas gravitatorias o descubrimientos como el del agujero negro de 33 veces la masa del Sol descubierto recientemente por GAIA ponen de manifiesto que todav¨ªa no tenemos claros todos los detalles.

Lo fascinante es que el nacimiento de las estrellas m¨¢s grandes est¨¢ conectado con el de las estrellas m¨¢s peque?as y con la misma formaci¨®n de estrellas en toda una galaxia. Las estrellas masivas, a trav¨¦s de sus vientos y explosiones de supernova, inyectan enormes cantidades de energ¨ªa en el medio interestelar, reduciendo as¨ª el ritmo de formaci¨®n de otras estrellas. Sin estrellas masivas, nuestra V¨ªa L¨¢ctea agotar¨ªa su gas en un enorme y breve estallido de formaci¨®n, pero gracias a ellas sigue formando estrellas lentamente desde hace miles de millones de a?os.

Para las estrellas como el Sol, el procedimiento lo conocemos bien a grandes rasgos, es m¨¢s f¨¢cil de ver con telescopios. Sabemos que nubes de un cierto tama?o, en torno a los 3-30 a?os luz, se transforman en fragmentos con tama?os en torno a unas 10.000 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Ocurre en entornos muy fr¨ªos, quiz¨¢s con turbulencia, y v¨®rtices donde se va concentrando el material, lugares que se van haciendo m¨¢s y m¨¢s densos. Hac¨ªa all¨ª cae la masa. No solo hay uno, hay muchos, y a medida que el material que viene de lejos se va acercando al centro, al punto de colapso, o al borde donde est¨¢ apretando, lleva asociada cierta velocidad de rotaci¨®n que aumenta a medida que nos acercamos al centro. Es precisamente esa conservaci¨®n del momento angular la que da lugar a la formaci¨®n de un disco que cumple dos funciones: por un lado, alimenta a la estrella de material para que pueda seguir creciendo y por otro es esa misma estructura asociada a la formaci¨®n de la estrella misma la que permite que se formen los planetas.

?Qu¨¦ es lo que hace que se encienda la chispa? La condici¨®n para que las consideremos como tales y que las llamemos estrellas, es que en un momento dado sean capaces de encender reacciones de fusi¨®n nuclear en su interior. Es entonces cuando la protoestrella se convierte en estrella. Algunas fallan, es verdad, las muy peque?as que no son ni una cosa ni la otra, ni estrella ni planeta: las enanas marrones.

Con el tiempo y la gravedad las estrellas explotar¨¢n en forma de supernova, colapsar¨¢n como estrellas de neutrones, enanas blancas e incluso agujeros negros. Pero antes de eso, y por muy incre¨ªble que pueda parecer, para formar las estructuras m¨¢s calientes, el universo necesita simplemente fr¨ªo. Y fr¨ªo ah¨ª fuera hay todo el que queramos.

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, y Eva Villaver, Directora de la Oficina Espacio y Sociedad de la Agencia Espacial Espa?ola, y profesora de Investigaci¨®n del Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias.

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