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Las Nebulosas, los criaderos donde nacen las estrellas. 

Creada29-06-2020
Modificada29-06-2020
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Reseña del Documental El Mundo Secreto de las Nebulosas de la serie La Historia del Universo

El Mundo Secreto de las Nebulosas

Documental de la serie La Historia del Universo (T7, E5, 2018), en el que se muestran los últimos descubrimientos sobre las Nebulosas, los criaderos donde se forman las estrellas.

Todas las Estrellas mueren. Pero sólo las estrellas grandes estallan.

En el cielo nocturno podemos ver estrellas, planetas y lunas.

Y nebulosas.

Las hay de muy diversas formas, tamaños y colores. Y todos tienen su favorita.

La Nebulosa de Orión

Nebulosa de OrionUna de las nebulosas más espectaculares es la Nebulosa de Orión, al que los antiguos astrónomos mayas llamaban El Fuego de la Creación. Y no estaban equivocados, puesto que en el estudio de esta nebulosa se han descubierto muchas claves de cómo, dentro de las nebulosas, se crean estrellas.

Allí se pueden ver espectaculares imágenes de diversos colores. Las nubes más rosáceas y rojizas revelan la presencia de estrellas viejas. Las azules indican que se están formando estrellas jóvenes.

Las Primeras Nebulosas

Tras el Big Bang, hace 13'8 Ga, todo el espacio del Universo estaba repleto de una inmensa cantidad de energía, tan caliente y energética que ninguna partícula sólida era capaz de existir ni durante unas billonésimas de segundo.

Conforme el Universo se fue expandiendo, esa energía se fue enfriando y unos 300.000 años más tarde empezaron a formarse los primeros átomos del Universo. Y casi todos eran de Hidrógeno. Apenas había una pequeña cantidad de átomos de Helio y prácticamente nada del tercer elemento, el Litio. De los demás no existía nada.

Conforme el Universo se seguía expandiendo la nube de Hidrógeno que lo rellenaba no se expandió al mismo ritmo y se desgajó en muchas nubes separadas entre sí, algunas pequeñas, otras mucho más grandes. Atraídas por su propia fuerza gravitatoria, las nubes se concentraron, formaron esferas gigantescas, pozos gravitatorios en los que el Hidrógeno siguió acumulándose y haciéndose cada vez más denso. Y cuando la densidad en el núcleo llegó a ser lo bastante grande, la presión gravitatoria superó la fuerza de repulsión electromagnética de los átomos y éstos empezaron a chocar entre sí.

Así nacieron las primeras estrellas del Universo.

En el núcleo de estas estrellas de primera generación los átomos de Hidrógeno se fusionaban para formar átomos de Helio.

En las estrellas relativamente pequeñas, el proceso era lento, y muchas de esas estrellas de Hidrógeno puro del origen del Universo aún existen 13.000 Millones de años más tarde.

Pero en las estrellas más grandes el proceso era más rápido y acelerado, y continuaba fusionando Helio en Carbono, Oxígeno, Nitrógeno, y otros muchos elementos hasta llegar al Hierro. En pocos cientos de Millones de años, en el núcleo de las estrellas gigantes se empezó a acumular un núcleo de Hierro. Y cuando esto ocurría dejaban de producirse nuevas fusiones, con lo que la energía expansiva de las reacciones nucleares dejaban de contrarrestar la inmensa fuerza gravitatoria de la estrella y el núcleo colapsaba, se derrumbaba hacia el interior, se concentraba y hacía tan pequeño que los electrones chocaban con los protones formando neutrones y se convertía en una Estrella de Neutrones.

El proceso era tan rápido que el resto de la estrella no había tenido tiempo de seguirlo hacia el centro, sencillamente la estrella se había quedado hueca, y toda esa masa intentó caer hacia el núcleo de neutrones. El choque fue tan brutal que los átomos que caían se fusionaron entre sí, incorporando muchos neutrones del núcleo recién formado y creando átomos mucho más pesados que el Hierro, hasta llegar al Uranio y mucho más allá.

La masa de la estrella rebotó en una explosión gigantesca, una Supernova, que expulsó gran parte de toda la materia que se había creado en el interior de la estrella a lo largo de los millones de años de su existencia y los elementos más pesados que se crearon en los últimos segundos de su vida.

Una a una, las estrellas más grandes fueron estallando y esparcieron por el espacio todos esos restos, formando nuevas nebulosas, esta vez de muchos elementos, de muchos colores. Se formaron nuevas estrellas, pero ahora con materiales pesados, minerales y metales en su composición. Su vida era más rápida, más corta, hasta volver a estallar haciendo que el Universo fuera cada vez más rico en elementos pesados.

El Origen del Sistema Solar

Hace unos 5.000 Millones de años, una nebulosa formada por los restos de varias explosiones de supernovas se empezaron a condensar para formar el Sistema Solar. En su centro se formó una nueva estrella: el Sol. Y a su alrededor un montón de planetas.

Los astrofísicos han intentado averiguar cómo se formó el Sistema Solar, y para ello recogen pistas en todas partes. Una de estas pistas son los asteroides.

Cuando se formaron el Sol y los planetas, estos no absorbieron toda la materia de la nebulosa solar, sino que quedaron muchos trozos de rocas orbitando el Sol. De vez en cuando algunas de esas rocas caen a la Tierra y cuando las encontramos podemos estudiar un resto fósil, un retrato de cómo era el Sistema Solar en su origen.

Uno de los elementos que se han encontrado en los asteroides es el Hierro60, un isótopo que no se encuentra de forma natural en la Tierra.

El Hierro60 se forma en los breves instantes del estallido de las supernovas, y eso nos confirma que la materia original del Sistema Solar se formó a partir de las explosiones de supernovas.

Por los materiales existentes en el Sistema Solar sabemos que el Sol no es una estrella de Primera Generación. Tampoco de Segunda.

El Sol es una estrella de Tercera, quizás de Cuarta generación. O quizás de la mezcla de varias nebulosas, incorporando los restos de supernovas de distintas generaciones de estrellas.

Nacido del Fuego más Intenso

Aún quedan misterios. Entre ellos ¿cómo una nube de gas y polvo empezó a condensarse para formar el Sistema Solar?

Otro elemento descubierto en los asteroides del Sistema Solar es el Aluminio26, de nuevo un isótopo que no existe de forma natural en la Tierra, y que tampoco se crea en las explosiones de supernovas. ¿De dónde ha podido salir?

Los astrofísicos han estudiado un tipo de estrella muy brillante y potente, en el que se crea gran cantidad de isótopos de Aluminio26.

Una Estrella de Wolf-Rayet es muy masiva, al menos 20 ó 30 veces más masiva que nuestro Sol. En ella se producen radiaciones muy intensas y emiten un Viento Solar gigantesco que rodea la estrella en una densa esfera.

Si observamos un chorro de agua del grifo cayendo en una superficie plana, veremos que el chorro se convierte en una lámina que se aleja en todas direcciones. Pero a cierta distancia la lámina se detiene, choca con las partículas que van por delante y las que vienen detrás chocan con ella, por lo que alrededor del chorro, a una cierta distancia, se produce un engrosamiento, una burbuja prácticamente circular.

En el espacio 3D que rodea a una estrella ocurre el mismo fenómeno. Las partículas del Viento Solar se alejan del Sol a gran velocidad, y cuando se frenan por el choque con los rayos cósmicos o con gases interestelares, las partículas que vienen detrás chocan con ellas, provocando un aumento de la densidad. Es lo que se llama Heliosfera.

En las estrellas Wolf-Rayet la burbuja que se forma a su alrededor es mucho más densa, y en ella ocurren choques de partículas muy energéticas que producen gran cantidad de isótopos de Aluminio26.

A partir de estos datos los astrofísicos sospechan que nuestro Sistema Solar pudo adquirir el Aluminio26 de una estrella Wolf-Rayet cercana.

O, quizás, que aquí mismo, hace 6 ó 7 Ga, ya existía una estrella Wolf-Rayet que, tras extinguirse, dio paso a la formación de nuestro Sistema Solar.

El Ciclo de las Nebulosas

El 95% de las estrellas son pequeñas, como nuestro Sol y aún más. Seguirán consumiendo su combustible sin llegar nunca a estallar. Cuando el combustible se agote, las estrellas se apagarán.

Nuestro Sol no tiene el tamaño suficiente para estallar como una supernova, pero en las últimas fases de su vida se convertirá en una estrella Gigante Roja. Los gases de su atmósfera exterior se expandirán haciéndose mucho más grande. El Sol llegará a ser tan grande que engullirá las órbitas de Mercurio y Venus. Y quizás llegue hasta la Tierra.

No hay que atemorizarse: Al mismo tiempo que el Sol se va inflando, la gravedad en la superficie será cada vez menor, con lo que el Viento Solar arrastrará cada vez más masa de su atmósfera. Y pesando menos el Sol, las órbitas de los planetas se verán alteradas, se alejarán del Sol. Cuando la superficie de la Gigante Roja del Sol llegue a donde nosotros estamos ahora, nosotros estaremos ya bastante más lejos.

En cualquier caso esto no ocurrirá hasta dentro de 3 ó 4 Miles de Millones de años. No hay que tener prisa con la mudanza.

Los Pilares de la Creación

Los Pilares de la Creación, Nebulosa del ÁguilaUna de las nebulosas más espectaculares fue descubierta en 1995 en la Nebulosa del Águila: Los Pilares de la Creación.

En ella se pueden apreciar unas columnas de polvo que se elevan como unos pilares, moldeadas por la fuerza de la luz y el Viento Solar de las estrellas cercanas.

Una nueva fotografía tomada en 2014 reveló que había sutiles diferencias entre una y otra imagen. En 19 años habían aparecido un par de nuevas estrellas y el contorno de las columnas había variado ligeramente.

Como esta nebulosa se encuentra a 7.000 años·luz, es muy probable que en la actualidad los pilares sean muy diferentes, quizás ni siquiera existan.

El motivo es que las estrellas de su interior generan Viento Solar, que empuja los gases y el polvo, concentrándolo y haciendo que se formen nuevas estrellas. Y las que llegan a explotar son capaces de dispersar los gases.

Y cuando los gases se dispersan se forman menos estrellas.

El Fin de las Nebulosas

De todas las estrellas que vemos en el firmamento, el 95% son demasiado pequeñas para estallar y formar nuevas nebulosas. Desde el origen del Universo este porcentaje ha sido cada vez mayor, y seguirá aumentando.

En las nebulosas actuales hay gas Hidrógeno, pero también hay otros muchos elementos más pesados, gases y polvo. Las nuevas estrellas que se formen contendrán más minerales y metales, empezarán a arder antes y serán más pequeñas. Vivirán menos tiempo hasta agotarse sin llegar a explotar.

En la Vía Láctea se siguen formando estrellas gracias a que en su historia ha absorbido los gases de otras galaxias más pequeñas. Cada galaxia absorbida ha supuesto una inyección de gases que ha propiciado la aparición de nuevas estrellas.

En la constelación del Águila se ha descubierto la Nube de Smith, con un tamaño de 10x3 Kal. Está situada por encima del plano galáctico de la Vía Láctea, y chocará con él dentro de unos 26 Ma, se cree que sobre el Brazo de Perseo. Cuando lo haga, los gases que contiene se mezclarán con los gases de la Vía Láctea y se formarán miles de nuevas estrellas. Tal vez cientos de miles.

En los próximos Mil Millones de años la Vía Láctea también absorberá a varias galaxias menores del Grupo Local, las Nubes de Magallanes y las galaxias enanas de Sagitario, Can Mayor, Fórnax, Sextante y otras. También la galaxia Andrómeda absorberá a varias de sus galaxias vecinas, y dentro de 3 Ga chocará con la Vía Láctea.

El choque no será tan catastrófico como parece, las distancias interestelares son tan grandes que las estrellas pasarán las unas entre las otras. Habrá muy pocas colisiones estelares, pero sí habrá muchas estrellas que sean desviadas, desbaratando las órbitas de sus sistemas planetarios.

Las estrellas se cruzarán, pero no el gas de ambas galaxias, que formarán nuevas estrellas. Y las estrellas que crucen no se alejarán demasiado, sino que se frenarán y volverán a cruzarse unos 3 Mil Millones de años más tarde. Y otra vez más en mucho menos tiempo, hasta que el final ambas galaxias queden unidas en una sola: Lactómeda.

La nueva galaxia, Lactómeda, habrá quedado sola en el Grupo Local, con todas las galaxias absorbidas, y sin nuevas nebulosas de gas que las alimenten, se dejarán de crear nuevas estrellas y Lactómeda se convertirá en una galaxia mucho más grande pero vieja, con estrellas de un intenso color rojo.

Y poco a poco las galaxias, en todo el Universo, se irán apagando.

En mi opinión

No soy tan lúgubremente pesimista ante un futuro tan poco brillante. Podría decir, emulando el dicho español, que dentro de 100 Ga, todos calvos, pero aunque nosotros no vivamos tanto tiempo, espero que mis descendientes, y los tuyos, sigan existiendo.

En todo caso, para evitar la extinción de la especie humana, habría que hacer caso a otro dicho español: No hay que llevar todos los huevos en el mismo cesto.

El Futuro de la Humanidad en el Espacio

La Tierra es el único cesto en el que estamos todos los humanos, y está expuesta a numerosos peligros, colisiones de grandes asteroides, explosiones de supernovas cercanas, supererupciones volcánicas o bombardeos de chorros de rayos cósmicos. Aparte de las posibles causas propias, guerras atómicas, pandemias bacteriológicas o destrucción masiva del entorno natural.

Interior de Ciudad Espacial Isla 1Si queremos que no se rompan todos los huevos conviene repartirlos en muchos cestos, y aunque la mayoría de la gente cree que debemos colonizar otros planetas, yo creo más bien que El Futuro de la Humanidad no es colonizar pequeños, escasos e inseguros planetas, sino colonizar el Espacio, construir Ciudades en el Espacio, con tamaños suficientes para albergar decenas de miles de personas, construidas a nuestra medida, con las comodidades necesarias, con climas controlados y donde sus ciudadanos trabajen en todas las actividades necesarias para su mantenimiento y desarrollo.

Allí habrá investigadores, astrónomos, astrofísicos, pilotos, ingenieros, mineros de asteroides, trabajadores de fundiciones, constructores y reparadores de viviendas, camareros, bibliotecarios, limpiadores.

Robot dirigido a distanciaLos trabajos más peligrosos no se harán presencialmente, sino por medio de interfaces virtuales, en salas ingrávidas, controlando robots que realicen los trabajos necesarios en las peligrosas condiciones del espacio.

Y no se construirá UNA ciudad espacial, sino muchas, cada una con distintas condiciones climáticas, con diferentes estilos arquitectónicos, culturales, climáticos, para atraer a distintas personas según sus preferencias personales.

Las primeras ciudades espaciales se construirán en L5, en la órbita de la Tierra, pero más adelante se construirán otras en la órbita de Marte, de Júpiter o en cualquier otro lugar de todo el Sistema Solar.

Con el tiempo, algunas de esas ciudades espaciales se dirigirán a otras estrellas, en viajes que durarán muchos años, varias generaciones. Se establecerán allí y seguirán explorando. Quizás colonicen algún planeta habitable pero la mayor parte de la gente preferirá seguir disfrutando de la comodidad de la ciudad espacial. Y si la población ha crecido bastante, construirán otras ciudades espaciales, colonizarán ese sistema planetario, y algunas de sus ciudades se lanzarán de nuevo al abismo de viajar a nuevas estrellas.

De estrella en estrella, dentro de dos o diez millones de años, es posible que nuestros descendientes habiten en cientos de millones de planetas a todo lo largo y ancho de la Vía Láctea. Y quizás algún loco se haya lanzado a un viaje, casi suicida, para intentar llegar, cientos de miles de generaciones más tarde, a otras galaxias.

Gases, Polvo... ¡y Escombros!

Se hace mucho hincapié en que las nebulosas están compuestas de gases y polvo, y así era al principio, pero no durante mucho tiempo.

Las primeras nebulosas, de las que nacerían las primeras estrellas, estaban formadas SÓLO por Hidrógeno. En el interior de las estrellas pequeñas se formó Helio y pequeñas trazas de Litio. Empujadas por el Viento Solar, las siguientes nebulosas incorporaban esos elementos.

Las estrellas más grandes crearon elementos más pesados, principalmente gases pesados (Oxígeno, Nitrógeno, Carbono) que se combinaron con el abundante Hidrógeno para formar moléculas de Agua, Amoníaco y Metano.

También formaron minerales y metales hasta llegar al Hierro. Y las estrellas grandes, al estallar como Supernovas, crearon los minerales y metales más pesados que el Hierro.

Ahora bien, cuando una estrella gigante estalla en forma de Supernova, en su interior hay capas de elementos cada vez más pesados, principalmente Silicio, Aluminio y Hierro. Y esos elementos no se esparcen en forma de polvo, sino en gotas de material fundido que al enfriarse se solidifican en gotas de muy diversos tamaños, algunas tan pequeñas como arena o lágrimas, otras tan grandes como coches o edificios.

Y cuando estalla una estrella, su corte de planetas, lunas, asteroides y cometas sale despedida en todas direcciones, quedando a la deriva hasta que millones de años más tarde pueden llegar a formar parte de una nueva nebulosa estelar en la que den origen a un nuevo sistema estelar y planetario.

A partir de la tercera generación de estrellas, las nebulosas no son sólo gas y polvo, sino también escombros, algunos tan pequeños como arena, otros tan grandes como planetas.

¡No hay que ignorar los Escombros en la formación de las siguientes generaciones de sistemas planetarios!

Ver Ficha de El Mundo Secreto de las Nebulosas de la serie La Historia del Universo

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