Igual que algunas personas al mirar un vaso lo ven medio lleno y otras lo ven medio vacío, algunos astrónomos miran al cielo y ven las estrellas, mientras que otros pasan sus vidas estudiando el espacio entre ellas. ¿Estudiando el espacio vacío?, podrían preguntarse. Y sí, en el espacio interestelar hay vacíos más perfectos que los que podemos conseguir en el laboratorio, pero resulta que están repletos de cosas.
Supongamos que colocamos una caja con lados de un metro en el espacio y contamos los átomos que caen dentro de la caja. Lo más probable que sólo lleguemos al millón. Y si creen que un vacío superior al de los laboratorios debería ser mejor, es porque nunca han intentado contar átomos. Veamos qué pasa si colocamos la caja en la superficie de la Tierra, dejando que se llene de aire. Ahora, para contar los átomos necesitamos números como 100,000,000,000,000,000,000,000,000, un uno seguido de 26 ceros. Si hubiéramos empezado a contarlos en el origen del universo, hace 13,000 millones de años, hoy todavía seguiríamos contando. De hecho, seguiríamos contando aunque pudiéramos contar cien millones de átomos por segundo.
Nubes interestelares en la gran nube de Magallanes, una galaxia enana vecina de la nuestra
· crédito: Hubble Heritage Team / Y.-H Chu/ ESA, NASA
Además de átomos, el espacio interestelar contiene radiación electromagnética o fotones, lo que llamamos luz visible cuando tiene energías que podemos ver, pero que puede tener energías mayores (luz ultravioleta, rayos X, rayos gamma) o menores (infrarrojo, microondas, ondas de radio). A nuestra caja llegarán fotones emitidos por las estrellas y, sobre todo, fotones del fondo cósmico de microondas, que son las reliquias del Big Bang, la gran explosión en la que comenzó el universo. Estos fotones han ido perdiendo energía al expandirse el universo y su temperatura está entre las más bajas que pueden encontrarse de forma natural: 270 grados centígrados bajo cero. El número de fotones es enorme: dos mil millones por cada átomo del universo.
El espacio está también inundado de neutrinos, partículas de masa casi insignificante que se producen en reacciones nucleares dentro de las estrellas. Los procedentes del Sol llegan a la Tierra en cantidades tales que unos cien mil millones atraviesan la punta de nuestro dedo índice cada segundo. Esto no supone ningún riesgo, porque los neutrinos interaccionan muy poco con la materia: de todos los que pasarán por nuestro cuerpo a lo largo de nuestra vida sólo uno notará que estamos ahí.
Incluso sin átomos, fotones y neutrinos, un vacío no lo estará del todo debido a las fluctuaciones cuánticas que crean y destruyen continuamente partículas virtuales de materia. Este fenómeno podría estar relacionado con la energía oscura, una componente misteriosa del universo, con un 72% de su energía total. No sabemos qué es, sólo sabemos que está ahí por su efecto sobre la expansión del universo. Un problema similar tenemos con la materia oscura, con un 23% de la energía del universo (la materia ordinaria aporta menos del 5%). Materia y energía oscuras podrían ser el contenido principal de nuestra caja, pero aún no sabemos mucho sobre estos componentes del universo.
Supongamos ahora que juntamos todos los átomos dispersos en el espacio entre los más de cien mil millones de estrellas de nuestra galaxia. Resulta que tendríamos material para formar un 50% más de estrellas. Y eso es precisamente lo que sucede: en las partes más densas del medio interestelar nacen estrellas nuevas.
Las propiedades del medio interestelar varían mucho. En un extremo tenemos nubes tenues con temperaturas que superan el millón de grados y en el extremo opuesto encontramos las densas nubes moleculares, donde las temperaturas bajan hasta 260 grados bajo cero. Estas son las nubes que forman estrellas. Entre ambos extremos existe gas con distintas propiedades, y un átomo en particular irá pasando de un tipo de nube a otro en su viaje por el espacio interestelar.
Un 90% de los átomos del medio interestelar son de hidrógeno y un 10% de helio; sólo uno de cada mil átomos es de un elemento más interesante, como el oxígeno, el carbono o el hierro. El hidrógeno y el helio se formaron en la densa sopa de protones y neutrones que existía unos minutos después del Big Bang, pero la expansión del universo diluyó la sopa impidiendo que se formaran elementos más pesados. Estos últimos se forman en reacciones nucleares en el interior de las estrellas, y los encontramos en el medio interestelar porque las estrellas al final de sus vidas devuelven al espacio parte de su material tras haberlo enriquecido en elementos pesados.
La mayoría de estos átomos pesados se encuentra depositada en granos de polvo interestelar, diminutas partículas con tamaños inferiores a una millonésima de metro. Los granos se forman alrededor de estrellas viejas y en los lugares donde han explotado estrellas, y de ahí pasan al medio interestelar, acompañando al gas en su viaje por el espacio. Los granos de polvo sólo tienen un 1% de la masa de las nubes, pero son los ladrillos usados para construir planetas alrededor de estrellas en formación.
El medio interestelar es por tanto cuna y cementerio de estrellas, punto de reciclaje y zona de construcción de la galaxia. En él encontramos desde los vacíos más perfectos hasta las más complicadas obras de ingeniería que realiza la naturaleza: el ensamblaje de estrellas y planetas (junto con sus seres vivos) a partir de puñados de gas y polvo. Es fácil entender entonces cómo el estudio de todos estos procesos es suficiente para mantener entretenidos a muchos astrónomos durante toda su vida.
* INAOE
