Viaje al interior de las estrellas

Suena a pel¨ªcula americana de mucho presupuesto, de dudoso rigor cient¨ªfico y con muchas dosis de fantas¨ªa. ?C¨®mo puede ser que viajemos al interior de una estrella? El avezado lector convendr¨¢ conmigo que la cosa tiene su miga. Por lo pronto, la estrella m¨¢s cercana a la Tierra es el Sol, y est¨¢ a la friolera de ?8 minutos-luz! Una sonda que se enviara al Sol tendr¨ªa primero que sobrevivir al viento solar, cuyas part¨ªculas energ¨¦ticas pondr¨ªan en serios apuros a los instrumentos de medici¨®n instalados a bordo. Luego tendr¨ªa que v¨¦rselas con alt¨ªsimas temperaturas, desde los 6.000 grados Celsius de la superficie solar hasta millones de grados del n¨²cleo, donde se producen reacciones nucleares. A d¨ªa de hoy esta peripecia es pura fantas¨ªa pero ?sssst!, ?les cuento un secreto? -cada d¨ªa, astrof¨ªsicos de todo el mundo viajan al interior de las estrellas-. ?C¨®mo? -gracias a la F¨ªsica, y sobre todo, al ingenio. Qu¨¦dense y se lo cuento.

La radiaci¨®n y el gas de la estrella hacen presi¨®n hacia afuera equilibrando la fuerza de la gravedad del propio material estelar, y proporcion¨¢ndole as¨ª un aspecto esf¨¦rico

Para situarnos, recordemos que una estrella est¨¢ compuesta principalmente de hidr¨®geno y helio, con peque?as proporciones de otros elementos m¨¢s pesados. Brilla debido a la gran cantidad de energ¨ªa en forma de radiaci¨®n liberada por las reacciones nucleares que se producen en su n¨²cleo. La radiaci¨®n y el gas de la estrella hacen presi¨®n hacia afuera equilibrando la fuerza de la gravedad del propio material estelar, y proporcion¨¢ndole a su vez un aspecto esf¨¦rico.

Todos hemos visto c¨®mo la m¨ªnima perturbaci¨®n en un estanque de agua en reposo provoca ondas, desde el aleteo de un pez, hasta la brisa al rozar la superficie. No es pues descabellado imaginar que en el interior de una estrella se producen ondas constantemente, muchas de las cuales llegan a la superficie haci¨¦ndola vibrar, es decir, deform¨¢ndola, como le ocurre a la piel de un tambor gracias a la onda de sonido provocada por el golpeo de la baqueta.

Las entra?as de la estrella

Ya tenemos pues un fen¨®meno f¨ªsico -la propagaci¨®n de ondas- que conecta el interior de una estrella con su superficie. Bastar¨ªa con escuchar esas ondas para disfrutar de un relato fidedigno de su aventura por las entra?as de la estrella. ?Le resulta familiar? ?Exacto! La Sismolog¨ªa obra de forma similar. Esta rama de la Geof¨ªsica estudia el interior de la Tierra analizando las ondas que se propagan, ya sea por fen¨®menos naturales (fallas, terremotos, volcanes, etc.) o artificiales (cargas estrat¨¦gicamente colocadas). Pues bien, de forma an¨¢loga existe una rama de la Astrof¨ªsica llamada Sismolog¨ªa Estelar o Astrosismolog¨ªa, que estudia el interior estelar a partir del an¨¢lisis de las ondas que se propagan por la estrella. ?stas, al contrario de las ondas s¨ªsmicas de la Tierra, no pierden su energ¨ªa y est¨¢n reflej¨¢ndose continuamente dentro de la estrella.

Pero ?c¨®mo detectamos las ondas estelares a millones de kil¨®metros de distancia y en el vac¨ªo? Recurriendo al ingenio al que hac¨ªamos alusi¨®n al comienzo. El astrosism¨®logo detecta, en realidad, variaciones de la intensidad luminosa proveniente de la estrella. Dichas variaciones son peri¨®dicas y obedecen a deformaciones de la superficie estelar inducidas por los modos naturales de oscilaci¨®n de la estrella. Se trata de los modos propios de vibraci¨®n, como los caracter¨ªsticos de los instrumentos musicales. Cada modo de oscilaci¨®n se corresponde con una variaci¨®n de la luz ¨²nica, lo que permite su identificaci¨®n (de la misma manera que reconocemos una nota musical).

An¨¢lisis de los modos de oscilaci¨®n

El an¨¢lisis de los modos de oscilaci¨®n permite al cient¨ªfico, mediante modelos matem¨¢ticos, escudri?ar el interior de las estrellas y aprender muchas cosas sobre su estructura y evoluci¨®n, as¨ª como sobre los diversos procesos f¨ªsicos que en ellas tienen lugar. As¨ª pues, gracias a la Astrosismolog¨ªa es posible, por ejemplo, conocer la distribuci¨®n de la masa de una estrella, su densidad, temperatura o presi¨®n; es posible estudiar c¨®mo rota el material estelar en cada punto o c¨®mo se mezclan los elementos qu¨ªmicos debido a la rotaci¨®n; es posible analizar qu¨¦ papel juega la difusi¨®n, la convecci¨®n, turbulencia, etc.

Todo ello convierte a la Astrosismolog¨ªa en el gran laboratorio de la F¨ªsica Estelar, cuyos resultados son usados a diario en muchos otros campos de la Astrof¨ªsica, como por ejemplo, para la determinaci¨®n de las edades de los c¨²mulos globulares -algo muy valioso para inferir la edad del universo- o para comprender el origen de los elementos qu¨ªmicos o incluso la historia del Sol y del Sistema Solar.

A¨²n m¨¢s, la Astrosismolog¨ªa es la agencia de viajes, transporte y gu¨ªa de nuestra aventura por el interior de una estrella. Una aventura apasionante y enriquecedora. ?Equipaje? La curiosidad.

Juan Carlos Su¨¢rez pertenece al Instituto de Astrof¨ªsica de Andaluc¨ªa (IAA-CSIC)