Un cuento sobre danzas estelares: la formación de las Estrellas de Bario

Ana Escorza Santos · 29-06-2021 10:00 · Ganadores "Tu investigación en una imagen o 1000 palabras" - 1ª Edición

Las estrellas son las fábricas químicas del Universo. Mira a tu alrededor, siente lo que hay a tu alrededor, respira profundo. La mayoría de los elementos químicos con los que acabas de interactuar  fueron creados en el interior de una estrella. El calcio de la leche en tu cortado, el hierro en tu sangre y el oxígeno en el aire que respiras no son más que polvo de estrellas. Las estrellas nacen del gas que generaciones anteriores de estrellas dejan atrás y, al igual que los humanos, las estrellas nacen, viven y mueren. Durante sus vidas, las estrellas trabajan para enriquecer el Universo con productos químicos recién hechos. Y también, al igual que los humanos, las estrellas bailan.

Sí, has leído bien, más de la mitad de las estrellas que ves en el cielo nocturno tienen pareja de baile. Esto sucede cuando dos estrellas nacen lo suficientemente cerca para quedar unidas por su atracción gravitatoria. Estas parejas estelares se llaman sistemas binarios y sus componentes pasan sus vidas bailando juntas, orbitando la una alrededor de la otra como la Luna orbita alrededor de la Tierra. Como nosotros vivimos en un sistema con una sola estrella, el Sol, estamos predispuestos hacia la idea de estrellas solitarias con sus planetas. Sin embargo, créeme cuando te digo que los sistemas de estrellas dobles son tan comunes como las estrellas solitarias cuando hablamos de estrellas como el Sol y mucho más comunes entre estrellas más calientes. Algunos ejemplos de estrellas conocidas que tienen parejas de baile son la Estrella Polar o Estrella del Norte; Sirio, la más brillante del cielo nocturno; y Proxima Centauri, nuestra vecina más cercana.

Puedes imaginar que, al igual que con los humanos una vez más, la presencia de una compañera puede afectar enormemente la vida de una estrella. Las estrellas en sistemas binarios interactúan entre sí, intercambian material y cambian su comportamiento cuando se las compara con estrellas solitarias. Y esto es lo que hace esta historia interesante: algunos de los objetos astronómicos más hermosos, algunas de las estrellas más misteriosas, y algunas de las explosiones más energéticas del Universo son el resultado de las interacciones entre estas bailarinas.

Hoy os traigo uno de esos misterios. Os traigo una historia de bailes estelares que comenzó en los años 50 y continúa asombrando a los astrónomos hasta hoy. Os traigo la historia de las Estrellas de Bario. Esta crónica empieza con un descubrimiento científico que, como muchos descubrimientos científicos, comenzó con un grupo de científicos que encontraron algo peculiar en sus datos, algo que su conocimiento sobre las estrellas no podía explicar en aquel momento. He mencionado antes que las estrellas son fábricas químicas que forjan nuevos elementos en su interior. Este es un buen momento para aclarar que no todas las estrellas trabajan los mismos elementos. Por ejemplo, una estrella como el Sol nunca creará hierro, pero una estrella treinta veces más pesada sí lo hará. Además, cada estrella produce diferentes elementos químicos durante las diferentes etapas de su vida. Por ejemplo, nuestro Sol está creando helio con el hidrógeno de su núcleo mientras escribo estas líneas, pero cuando envejezca y el núcleo se quede sin hidrógeno para quemar, el Sol podrá producir carbono, oxígeno y ciertos metales pesados. Sabiendo esto, los elementos químicos que encontramos en una estrella pueden indicarnos el tipo de estrella que es y su edad.

Los científicos de los que hemos hablado antes sabían todo esto, pero sus datos mostraban algo que no encajaba en esta teoría. Descubrieron varias estrellas que tenían gran cantidad del elemento químico bario en sus atmósferas. Esto les desconcertó porque el bario sólo se encuentra en grandes cantidades en estrellas mucho más viejas y mucho más luminosas que las que ellos estaban observando. Llamaron a estas extrañas estrellas Estrellas de Bario.

Lejos de resolverse, el misterio creció durante las siguientes décadas. Se descubrieron más Estrellas de Bario, algunas de ellas tan jóvenes como nuestro propio Sol. Además, se descubrió que el bario no era el único elemento químico presente en estas estrellas en cantidades anómalas, y lo que se sabía entonces sobre astronomía estelar no podía explicar estas peculiaridades químicas. Dada mi introducción sobre los sistemas binarios de estrellas, probablemente ya hayas adivinado la clave del misterio. Sólo a mediados de los ochenta y después de apuntar sus telescopios a Estrellas de Bario durante varios años, otro grupo de científicos pudo demostrar que todas ellas bailaban alrededor de una compañera invisible. Todas las Estrellas de Bario parecían tener pareja, pero una tan pequeña y tan tenue que sus telescopios no podían detectarla. Sin embargo, sí que pudieron medir la danza periódica de las Estrellas de Bario alrededor de ellas, arrojando luz sobre este misterio.

El hecho de que las Estrellas de Bario son parte de sistemas binarios fue una pieza fundamental para resolver el rompecabezas de su formación. Tal vez recuerdes que he mencionado que el bario y los otros elementos químicos que detectamos en las Estrellas de Bario en cantidades anormales son típicos de estrellas más viejas y luminosas. ¿Sabes lo que ocurre con esas estrellas cuando se apagan y mueren? Expulsan sus capas externas al Universo, dejando sólo sus núcleos que se enfrían, se oscurecen, y se vuelven invisibles para la mayoría de los telescopios.

La química estaba indicando a los científicos que las Estrellas de Bario solían tener parejas de baile viejas y luminosas, sin embargo, al igual que los humanos, las estrellas mueren. Esas compañeras produjeron diferentes elementos químicos en su interior, bario incluido, y justo antes de apagar sus motores y volverse casi invisibles, dieron a sus parejas de baile un último obsequio. Transfirieron un poco de ese material enriquecido, contaminando la atmósfera de su pareja con elementos inesperados y formando las misteriosas Estrellas de Bario.

Me encantaría traeros un final más cerrado, pero las historias científicas casi nunca están completas porque siempre quedan cosas por aprender. Aún no comprendemos del todo cómo sucedió la transferencia de material de la estrella vieja y luminosa a su pareja, la actual estrella de Bario, y cómo afecta esta interacción entre estrellas al ritmo y la trayectoria de su danza. Sin embargo, la formación de Estrellas de Bario es un ejemplo perfecto de un misterio duradero resuelto empujando más allá de lo que sabemos y tratando de comprender el efecto de aquello que no vemos. La resolución de cualquier misterio merece celebración, así que honremos a los sistemas binarios y celebremos con una danza.

Sobre la autora: 

Ana Escorza Santos es una científica española que actualmente trabaja en Chile como investigadora postdoctoral en el Observatorio Europeo Austral (ESO). Allí, pasa parte de su tiempo en el Observatorio de Paranal, apuntando al cielo varios de los telescopios e instrumentos astronómicos más asombrosos del mundo para aprender sobre las estrellas y sus vidas. Ana defendió su doctorado en Astronomía en marzo de 2020 en Bélgica, en un programa dual entre la KU Leuven y la ULB y financiado por la Research Fundations Flanders (FWO). Sus intereses científicos se centran en los productos de las interacciones (o bailes) en sistemas de estrellas dobles, especialmente en aquellos sistemas que incluyen estrellas viejas y evolucionadas.

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