La alucinante historia que nos cuentan los restos de una supernova

Me gusta imaginarme escenas. Por ejemplo, veo a uno de los artistas rupestres de la cueva de Altamira, con sus ojos acostumbrados a la oscuridad, saliendo una noche de verano a observar el cielo y encontr¨¢ndose, donde la noche anterior no hab¨ªa nada, con una gran nueva luminaria, cerca de lo que hoy llamamos Altair, una de las estrellas del Tri¨¢ngulo de Verano en la constelaci¨®n del ?guila. Desde aquella noche solo tendr¨ªan que transcurrir unos 17.000 a?os para que un descendiente suyo entendiera, y no completamente, lo que pas¨®. Del mismo modo que la arqueolog¨ªa nos permite saber c¨®mo eran esos artistas rupestres de Altamira, tambi¨¦n podr¨ªamos hablar de una arqueolog¨ªa astrof¨ªsica que nos permite saber la historia de aquella estrella a trav¨¦s de sus restos de supernova.

La supernova a la que nos estamos refiriendo ni siquiera explot¨® hace 17.000 a?os, sino aproximadamente 18.000 a?os antes de esa noche en la puerta de la cueva de Altamira. Unos 35.000 a?os antes de este art¨ªculo, una de las componentes de un sistema binario ¡ªcompuesto por dos estrellas decenas de veces m¨¢s masivas que el Sol¡ª dio lugar a una supernova. Y, solo esa noche, el resplandor de aquella gran explosi¨®n lleg¨® a la Tierra.

Hoy en d¨ªa lo que nos queda de aquel evento es bastante diferente. En esa zona solo hace unos 35 a?os descubrimos con un radiotelescopio una emisi¨®n difusa, como una gran nube de m¨¢s de 700 a?os luz de tama?o. La nebulosa fue bautizada como la Nebulosa del Manat¨ª, Westerhout 50 es el nombre menos po¨¦tico (en honor del astr¨®nomo que la descubri¨®). La verdad, s¨ª es muy parecida a un manat¨ª con su peque?a cabeza, su gran cuerpo con las patas delanteras cruzadas y su prominente cola. En el centro de esta nebulosa ya se conoc¨ªa de antes una peque?a estrella (o eso se pensaba que era en un principio) descubierta en torno a 1975 con un telescopio observando en rayos X. R¨¢pidamente este objeto dio lugar a muchos m¨¢s estudios, uno de ellos publicado por dos astr¨®nomos estadounidenses cuyos apellidos empiezan por la letra S: Charles Bruce Stephenson y Nicholas Sanduleak, que le dieron al ¡°objeto estelar¡± el n¨²mero 433 de su cat¨¢logo, por lo que hoy la conocemos como SS433.

SS433 fue identificada como una estrella binaria compuesta por un agujero negro algo m¨¢s masivo que el Sol, lo que qued¨® de aquella explosi¨®n de supernova, y una estrella unas 10 veces m¨¢s masiva que nuestra estrella. De la supernova (y de eventos previos) hoy nos quedan sus restos, la Nebulosa del Manat¨ª, que tambi¨¦n se conoce como SNR G039.7-02.0 (SNR por las siglas en ingl¨¦s de restos de supernova, supernova remnant; G por la inicial del autor de un cat¨¢logo de estos objetos, Dave Green; y el n¨²mero por sus coordenadas en el cielo). Ambos astros en SS433 est¨¢n orbitando el uno alrededor del otro con un periodo de unos 13 d¨ªas, a una distancia aproximadamente igual a un tercio de la que separa el Sol de Mercurio. Obviamente, la presencia de un agujero negro es tan alucinante que provoc¨® muchos estudios posteriores, incluso el escritor Arthur C. Clarke llam¨® a SS433 ¡°una de las siete maravillas del universo¡±.

Pero el agujero negro ni siquiera es lo m¨¢s alucinante de este sistema. De ¨¦l salen, en sentidos opuestos, dos grandes estructuras espirales alineadas, que llegan hasta unos 30 a?os luz. Por comparaci¨®n, a esa distancia en nuestro entorno hay unas 200 estrellas. Pero en SS433 hay material expulsado por el agujero negro. Esas grandes estructuras en realidad son haces o chorros de electrones muy finos viajando a un cuarto de la velocidad de la luz. Se les llama chorros o jets relativistas, se le pone ese adjetivo porque a las velocidades que nombr¨¢bamos tienen propiedades especiales que no se entienden con f¨ªsica cl¨¢sica, sino con la teor¨ªa de la relatividad. Los chorros salen de las inmediaciones del agujero negro y, como si fuera agua de una manguera a la que le vamos dando vueltas, forman esas espirales que mencion¨¢bamos. La formaci¨®n de los chorros se explica con fen¨®menos magn¨¦ticos en torno al agujero negro, que se va tragando material de su estrella compa?era, calent¨¢ndolo antes a temperaturas alt¨ªsimas que provocan su ionizaci¨®n. Por comparar con algo m¨¢s terrestre, las energ¨ªas de los electrones en SS433 e inmediaciones llegan a tener valores decenas de veces mayores que lo que hemos sido capaces de alcanzar en el Gran Acelerador de Hadrones (LHC, por sus siglas en ingl¨¦s). Aunque, para ser preciso, en el LHC se aceleran protones, que pertenecen a la familia de los hadrones, y aqu¨ª est¨¢bamos hablando de electrones, que son leptones.

Entre los bordes de esos chorros de electrones y los l¨ªmites de la Nebulosa del Manat¨ª no se ve¨ªa gran cosa hasta hace unos pocos a?os. Solo hace un par de a?os, un telescopio operando en rayos gamma, mucho m¨¢s energ¨¦ticos que los X que s¨ª nos suenan m¨¢s de ir al m¨¦dico, descubri¨® emisi¨®n en los dos extremos de la nebulosa, justo en la misma direcci¨®n de los haces de electrones, pero a una distancia de entre unos 75 y 200 a?os luz del agujero negro, mucho m¨¢s all¨¢ del fin de los chorros. Esa zona de emisi¨®n de rayos gamma no est¨¢ en los bordes de la nebulosa, sino donde empiezan las extensiones que crean lo que identificamos como la cabeza y la cola del manat¨ª, protuberancias que emanan de un cuerpo principal m¨¢s o menos esf¨¦rico.

Dada su alineaci¨®n, esa estructura que emite en rayos gamma tiene todas las papeletas para estar relacionada con esas corrientes el¨¦ctricas que son los chorros de electrones relativistas. Las corrientes parec¨ªan cortocircuitadas, pero en realidad siguen m¨¢s all¨¢ de la zona donde las hab¨ªamos visto, hasta que se encuentran con una concentraci¨®n de material que no vemos. Y aqu¨ª empieza la ¨²ltima historia astrof¨ªsico-arqueol¨®gica alucinante. La energ¨ªa de los fotones que detectamos en esa zona con telescopios de rayos gamma es tan alta que no pueden ser creados por los chorros que salen de SS433, ya que estos deben haber ido perdiendo energ¨ªa al recorrer los 75 a?os luz.

Esa energ¨ªa de la emisi¨®n de rayos gamma, y su estructura espacial, indican que los electrones del chorro original deben ser acelerados por un proceso que a¨²n no conocemos bien. Tendr¨ªamos un acelerador de part¨ªculas en medio de la nada, que incrementar¨ªa la energ¨ªa de los electrones del chorro de SS433, estos chocar¨ªan contra part¨ªculas, como ¨¢tomos de hidr¨®geno y fotones que pululan por esa zona, y finalmente en la interacci¨®n se crear¨ªan fotones tremendamente energ¨¦ticos que viajar¨ªan libres por el espacio. Entre ellos estar¨ªan los rayos gamma que hemos visto hace un par de a?os. Como esta emisi¨®n se ve a ambos lados de la nebulosa, justo a la misma distancia del agujero negro, seguramente nos est¨¢ contando otro cap¨ªtulo de la historia de SS433, quiz¨¢s una gran expulsi¨®n de material previa a la explosi¨®n de supernova. Pero de eso todav¨ªa no tenemos muchas pruebas.

Concluimos ya. El universo, incluso con un solo objeto, nos cuenta historias extraordinarias. ?nicamente hay que cavar y tomar datos que nos permitan escribir todos los cap¨ªtulos. Esa historia puede tener m¨¢s consecuencias que las que en primera instancia nos parecen m¨¢s obvias. Por ejemplo, entender la historia de un objeto como SS433 puede incluso explicar c¨®mo se forman las galaxias, y c¨®mo ha aparecido la vida en un peque?o planeta perdido en las afueras de una galaxia normalita.

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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