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Formación estelar en las primeras galaxias

Galaxia espiral ESO 325-G004. Fuente Wikipedia. Crédito NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); J. Blakeslee (Washington State University)

Aunque algunas veces vemos estrellas vagando por el espacio intergaláctico, la gran mayoría de ellas se encuentra en las propias galaxias. Las estrellas son los ciudadanos de las galaxias. Se mueven entre el polvo galáctico y algunas tienen familia en forma de planetas.

Se podría decir que las estrellas dan carácter a las galaxias. Dependiendo de los tipos de estrellas que tengan, las galaxias tendrán una composición u otra.

Para estudiar la composición de las galaxias se utiliza la técnica de la espectroscopia. Cuando la luz proveniente de una galaxia se hace pasar a través de un espectrógrafo, esta se descompone en diversos colores (longitudes de onda en el espectro electromagnético) y analizando estos, se puede saber que elementos químicos la componen. Cuando, a través de la observación, podemos distinguir estrellas individuales, algo que solo pasa en las galaxias más cercanas, la luz sabremos que es la de una determinada estrella en esa galaxia. Cuando la galaxia es muy lejana, la luz será la suma de la que emiten todas las estrellas de esa galaxia.

Estudiando esta luz, si detectamos elementos químicos pesados – por ejemplo, carbono, oxígeno o incluso más pesados – podemos decir que la galaxia es relativamente joven. Si los elementos químicos son ligeros como el hidrógeno, helio o litio, la galaxia será muy vieja.

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Estrellas que mueren dos veces

Esquema que muestra la evolución de las estrellas. Crédito: ESA

Las estrellas dan vida a lo largo de toda su evolución. Desde sus inicios, cuando comienzan a emitir radiación en forma de luz y calor, hasta cuando mueren y dispersan el material que las formaban de vuelta al medio interestelar para formar nuevas estrellas y planetas.

Sin embargo, cuando mueren, no todas lo hacen de igual forma y sus restos son diferentes. También, al contrario que los seres vivos, las estrellas pueden morir más de una vez y no siempre lo hacen como la primera vez.

La manera en la que muere una estrella depende de su masa inicial. Existe un límite de alrededor de 8 masas solares, es decir, estrellas que en el momento de su formación tienen una masa 8 veces la masa que tiene el Sol.

Si la estrella tiene menos de 8 masas solares, y por lo tanto será el caso del Sol, la estrella terminará sus días de una manera suave y tranquila. Según vaya evolucionando se irá hinchando y aumentando su tamaño, se enfriará y adquirirá un color rojo y llegará un momento en el que toda su atmósfera se desprenda del núcleo de la estrella, ya inerte, y se disperse por el medio interestelar.

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El misterio de las fuentes ultraluminosas de rayos X

M51 o Galaxia Remolino. Objeto en el que se ha estudiado la fuente ULX

A pesar de conocer los mecanismos que hacen que las estrellas brillen, todavía me sorprendo cuando miro a las estrellas, incluso desde las grandes ciudades donde la contaminación lumínica es excesiva, y pienso que aun estando tan lejos su luz llega hasta nosotros.

Sin embargo, en el universo hay fuentes de luz mucho más luminosas que no vemos. Por un lado, están demasiado lejos como para verlas a simple vista y por otro, no las vemos porque emiten su luz en longitudes de onda que no podemos detectar con nuestros ojos. Uno de estos objetos tan luminosos son las fuentes de rayos X ultraluminosas y todavía es un misterio cual es su mecanismo de funcionamiento.

En los años 80, el observatorio Einstein, un telescopio espacial de rayos X, descubrió unos objetos que emitían gran cantidad de rayos X y que se denominaron fuentes de rayos X ultraluminosas (ULX, Ultraluminous X ray source).

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OBAFGKM y el diagrama H-R

Fuente: Wikipedia

No. No me equivocado al poner el título ni he presionado varias teclas al azar. Las letras OBAFGKM son unas de las más conocidas en el ámbito de la astrofísica. Con estas letras se clasifican las estrellas según sus espectros. Además, estas letras nos dan mucha más información como, por ejemplo, la temperatura efectiva de la superficie de las estrellas.

En general, una de las herramientas más utilizadas por los científicos es la representación gráfica de determinados parámetros para ver cómo se comportan unos frente a otros. Por ejemplo, si cuando vamos en un coche (y no conducimos) vamos tomando medidas del tiempo cada kilómetro transcurrido desde que salimos, obtendremos una gráfica parecida a esta.

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Extinción estelar

Fuente: European Space Agency (ESA/Hubble)

Se suele decir que «nada es lo que parece» y, en el caso del brillo de las estrellas, este dicho es cierto. La razón es que, aunque nos parezca lo contrario, el espacio entre las estrellas no está vacío. Hay grandes cantidades de gas, principalmente hidrógeno, pero también pequeñas partículas de polvo que no detectamos. Estos dos componentes son los culpables de que el brillo de las estrellas no sea el que parece y sobre todo, hace que las distancias a las estrellas no sean las que parecen ser.

El gas que está entre las estrellas tiene valores en torno al cero absoluto, pero en las cercanías de las estrellas toma valores superiores y cercanos a los 100 K (-173,15°C). Esta temperatura se debe a que la radiación emitida por las propias estrellas lo calientan. Hemos comentado que el gas se compone principalmente de hidrógeno, pero gracias a las observaciones pasadas, usando observaciones en el infrarrojo, ultravioleta y radio, e investigaciones más recientes, como las del proyecto ASTROMOL, sabemos que también hay calcio, sodio, etc., pero también moléculas mucho más complejas.

En cuanto al polvo, sabemos que está formado por partículas sólidas, en su mayoría grafitos y silicatos, con tamaños del orden de 0,5 μm (0,0000005m) y formas alargadas.

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