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Destructoras y Constructora de Mundos

Creada23-10-2017
Modificada30-10-2017
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Reseña del Documental Supernovas de la serie La Historia del Universo

Supernovas

Las Grandes Estrellas llegan al fin de su vida con una gigantesca explosión llamada Supernova.

Son tan violentas que si una estallara a pocas decenas de años luz abrasaría el planeta Tierra. Sólo podrían sobrevivir las personas que estuviesen en subterráneos, túneles de metro o sótanos. Pero toda la flora del planeta perecería y la catástrofe vegetal rompería la cadena alimenticia llevando en poco tiempo a muchas especies animales a la extinción.

Las Fábricas de Átomos del Universo

Son destructivas, pero también son fuerzas de creación. En esas gigantescas explosiones se crean los elementos que posteriormente serán los ladrillos de construcción de nuevos planetas en los que pueda surgir la Vida.

Todos los elementos de nuestros cuerpos, a excepción del Hidrógeno, han nacido en estrellas masivas y han sido esparcidos por el Universo gracias a las Supernovas.

Pero nuestro Sol no se convertirá en una Supernova, es demasiado pequeño.

El Sol convierte el Hidrógeno primordial, existente desde el Big Bang, en Helio. Cuando el Hidrógeno comienza a agotarse se inicia una nueva reacción fusionando el Helio en Carbono.

En estrellas más grandes que el Sol, el Carbono se fusiona en Oxígeno y otros elementos pesados hasta llegar al Hierro. Pero la reacción de fusión de Helio en Carbono es más intensa y en estrellas pequeñas como el Sol la masa de la estrella se expande convirtiéndose en una Gigante Roja.

Cuando el Sol llegue a esta etapa, dentro de 4'5 Ga, su corona absorberá a Mercurio y Venus, y quizás hasta la Tierra y Marte.

Pero ésta es una fase que acaba por agotarse.

La Muerte de las Estrellas

Una estrella se mantiene en equilibrio entre dos fuerzas contrapuestas. La Gravedad intenta hacer que la estrella se comprima. Las reacciones atómicas del interior intentan esparcirse por el Universo. Cuando en una estrella se agota el combustible y se aminora la reacción nuclear, la gravedad vence y toda la masa de la estrella cae hacia el interior, que es comprimido hasta adquirir una gran densidad.

La etapa final de nuestro Sol será comprimirse hasta convertirse en una Enana Blanca, en la que toda la masa solar quedará reducida al tamaño del planeta Tierra, con una densidad millones de veces mayor que la densidad actual del Sol.

Estrella Enana Blanca VampiraPero nuestro Sol no es una estrella típica. La mayoría de las estrellas de la Vía Láctea orbitan en parejas, y cuando una de ellas se convierte en Enana Blanca, si están lo bastante cerca, empieza a absorber materia de la otra estrella.

Al hacerlo la Enana Blanca se hace más pesada, densa e inestable. El Carbono comienza a fusionarse con Oxígeno, en una reacción más energética que hace que se expanda hasta convertirse en una Gigante de tipo 1A.

La fusión de Carbono y Oxígeno produce Hierro, que está en la cima de la cadena de fusiones nucleares. El Hierro no puede fusionarse con otros elementos y eso hace que la reacción termonuclear se detenga. Entonces la Gravedad vuelve a ganar la batalla, se produce una implosión en el centro de la estrella y las capas exteriores estallan en una Supernova.

En la explosión, millones de toneladas de Hierro y otros elementos pesados son expulsados al espacio y millones de años más tarde con ellos se construirán nuevos sistemas solares con planetas sólidos y todos los elementos necesarios para la existencia de la Vida.

A excepción del Hidrógeno, todos los átomos de nuestros cuerpos y los que componen nuestras casas y los minerales y metales del planeta, TODOS nacieron en el interior de una o varias estrellas que explotaron hace miles de millones de años.

Somos Polvo de Estrellas.

Aunque los elementos más pesados que el Hierro surgen de otro tipo de Supernova.

El Tamaño Importa

Nuestro Sol es una estrella relativamente pequeña. En el Universo existen estrellas mucho más grandes, con decenas y hasta centenas de Masas Solares.

En ellas las reacciones de fusión son más rápidas, viven menos tiempo pero con mucha más intensidad.

Y en su interior se forman muchos más elementos. Cuando convierten el Hidrógeno en Helio, éste en Carbono y éste en Oxígeno, la presión gravitatoria impide que se conviertan en Gigantes Rojas, siguen ardiendo creando capas con elementos cada vez más pesados. Y de nuevo hasta llegar al Hierro.

Cuando en el núcleo de la estrella se forma una esfera de Hierro del tamaño de la Tierra, no puede soportar su propio peso ni el de la masa que hay por encima y colapsa, encogiéndose hasta el tamaño de unos pocos Km de diámetro. El colapso es rapidísimo, la superficie del núcleo de Hierro cae hacia el centro en menos de un milisegundo, a un tercio de la velocidad de la luz.

Los núcleos de Hierro quedan tan comprimidos que muchos de ellos se fusionan formando elementos más pesados. El Hierro se convierte en Cobalto. Éste en Níquel. Y así hasta llegar al Oro, Platino y Uranio.

Todas estas transformaciones generan tanta energía que el Núcleo estalla en forma de Supernova, expulsando todos estos recién creados elementos al espacio.

Todo ha sucedido tan rápido que son pocos los átomos fusionados en la explosión, por eso la mayor parte de los elementos expulsados por la Supernova siguen siendo Hidrógeno, Helio, Carbono y Oxígeno, que aún eran abundantes por encima del Núcleo, y Hierro que constituía la mayor parte del mismo. Todos los demás se encuentran en una proporción cada vez menor mientras más altos están en la Tabla Periódica de Elementos.

Tras la explosión casi toda la materia original de la estrella se esparce por el Universo, pero en el núcleo, dependiendo del tamaño original de la estrella, aún puede quedar un objeto.

Púlsares y Magnetares

Las estrellas con más de 8 Masas Solares dejan detrás una Estrella de Neutrones. Con la masa de una estrella encerrada en el volumen de una ciudad, su densidad es inmensa, una simple cucharilla pesaría más de 90 Millones de Toneladas.

Y está girando, a menudo a muy alta velocidad, hasta mil veces por segundo.

La estrella tiene un potente campo magnético y su rotación hace que esos campos se retuerzan y explosionen en ráfagas intensas de energía que surgen de sus polos magnéticos.

Este objeto masivo, rotatorio y que emite intensas ráfagas EM se llama Púlsar.

Púlsar de la Nebulosa del CangrejoHace mil años explotó una Supernova en la constelación del Cangrejo y los observatorios modernos han localizado en el centro de la nebulosa un púlsar que rota 30 veces por segundo.

Pero los púlsares no son los objetos más insólitos que podemos encontrar en el espacio. Si la estrella es tan grande como 30 Masas Solares la Estrella de Neutrones remanente se convierte en un Magnetar.

El campo magnético de un Magnetar es tan intenso que a mil Km de distancia es mayor que la Gravedad de la estrella, y si estuviéramos a esa distancia arrancaría los átomos de Hierro de nuestra sangre.

Pero ni los púlsares ni los magnetares pueden igualar un objeto mucho más enigmático y poderoso.

Hipernovas

Cuando la estrella es tan grande como para tener 100 Masas Solares, la explosión que se produce ya no se considera Super, sino Hipernova. Por una Hipernova estuvo a punto de comenzar la Tercera Guerra Mundial.

En 1.963 las grandes potencias militares acordaron la prohibición de pruebas de armamento nuclear.

Para vigilar las actividades de los rusos, USA envió satélites espía para captar detonaciones nucleares. Lo primero que detectaron fueron gigantescas explosiones en el espacio y los militares pensaron que los rusos estaban haciendo pruebas nucleares en el espacio.

Pero tras comprobar que las explosiones se producían mucho más allá del Sistema Solar comprendieron que estaban contemplando un fenómeno astronómico, no militar.

Eran radiaciones de alta energía procedentes de Hipernovas que estallaban por todo el Universo.

Agujeros Negros

Cuando una estrella tan grande como 100 Masas Solares estalla en forma de Hipernova, en su centro se produce un objeto tan denso y pesado que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él.

Es un Agujero Negro.

Chorros de Rayos Gamma de un Agujero NegroEl Agujero Negro intenta absorber toda la masa de la estrella, pero es tan pequeño que la estrella no puede entrar por un agujero tan diminuto, así que se forma un disco de acreción de plasma superdenso y caliente. Desde él la materia va entrando en el AN a razón de un millón de masas terrestres por segundo, y es un bocado tan grande que ni el AN puede tragarlo, así que expulsa gran cantidad de esta materia a casi la velocidad de la luz. Y lo hace por las dos direcciones en las que hay menos corriente en contra, perpendiculares al disco de acreción de la estrella.

En forma de dos compactos chorros de partículas y Rayos Gamma, son los eventos más violentos de todo el Universo, y sus rayos son capaces de llegar a todo el Universo Conocido.

La Tierra, y cualquier lugar del Universo, están recibiendo de forma continua las radiaciones Gamma procedentes de billones de Hipernovas que han ido estallando desde casi el origen del Universo.

Los brotes de Rayos Gamma son cien millones de veces más brillantes que una Supernova. Y son letales.

Si una Supernova puede arrasar la Vida en la Tierra desde unos 30 años luz, un brote de Rayos Gamma podría hacer lo mismo desde una distancia 10.000 veces mayor, unos 300.000 al. Eso significa que las Hipernovas que podrían ponernos en peligro serían las que estuvieran en nuestra misma galaxia o en galaxias cercanas, como las Nubes de Magallanes. Las que explosionen más lejos, como en Andrómeda, a 2'5 Mal, no serán letales para nosotros.

Afortunadamente, aún desde nuestra propia galaxia, los chorros de Rayos Gamma no se emiten en todas direcciones, sino sólo a partir de los polos, y salvo que apunten directamente a la Tierra, la mayoría pasarán de largo a más o menos distancia. Aunque las Hipernovas se producen prácticamente todos los días en el Universo, sólo cada muchos años explota una en la Vía Láctea, y hasta ahora ninguna ha apuntado directamente a la Tierra.

Tal vez. Hace 250 Ma las criaturas más evolucionadas de los océanos eran los Trilobites, pero se extinguieron de forma repentina, junto con el 90% de las especies existentes en ese momento. Algunos científicos piensan que la extinción fue provocada por un brote de Rayos Gamma.

No exactamente. La mayor parte de los científicos piensa que La Gran Extinción de hace 250 Ma fue debida a la erupción de las Fosas Siberianas.

La Extinción del Ordovícico, hace 450 Ma, es la que se ha sugerido que pudo haber sido provocada por un Chorro de Rayos Gamma. No es un hecho demostrado, ni siquiera una teoría, sino sólo una posibilidad basada en la falta de otra explicación.

Si os interesa, aquí tenéis un resumen de Las Grandes Extinciones que ha sufrido la Vida en la Tierra.

¿Podría volver a ocurrir?

Sin duda. Una de las candidatas más cercanas es la Eta Carinae, una inestable estrella que podría estallar en cualquier momento.

La WR-104 es otra doble estrella que también podría estallar en cualquier momento, y por las imágenes telescópicas tomadas parece estar apuntando directamente hacia nosotros.

La Partícula Fantasma

Los astrofísicos han intentado entender cuál es el mecanismo capaz de producir una Hipernova, pero durante muchos años se encontraron con serias dificultades para conseguirlo. Hicieron numerosas simulaciones informáticas, pero ninguna de ellas conseguía producir más que una pequeña fracción de la energía producida por una Hipernova.

Entonces pensaron que tal vez la clave estaba en una partícula fantasmal, el neutrino.

En 1.987 se detectó la explosión de una Supernova en la Gran Nube de Magallanes, a 168.000 años·luz de la Tierra.

Su radiación fue estudiada con todo tipo de instrumentos científicos, entre ellos un gigantesco detector de neutrinos enterrado a gran profundidad bajo las montañas que pudo detectar varios neutrinos procedentes de la explosión.

Los neutrinos son trillones de veces más pequeños que los átomos. Se crean en todo tipo de reacciones nucleares y viajan a la velocidad de la luz sin que puedan ser interceptadas por la materia.

Y existen en cantidades gigantescas. Trillones de ellos atraviesan nuestros cuerpos cada segundo desde TODAS direcciones, incluso desde el suelo, ya que toda la masa de la Tierra es casi completamente transparente para los neutrinos.

Los neutrinos se forman en el interior de las estrellas durante toda su vida estelar, pero en el momento de la explosión en Supernova se crea una cantidad muy superior de neutrinos que no son detenidos por la masa de la estrella y escapan a la velocidad de la luz en todas direcciones.

La Velocidad del Big Bang

El Universo nació en un Big Bang hace 13'8 Ga. De un tamaño minúsculo, menor que un átomo, se expandió hasta alcanzar miles de millones de años.

Durante mucho tiempo los científicos pensaron que la atracción gravitatoria iría frenando las galaxias, y cuando se descubrieron las Supernovas de sistemas binarios 1A pensaron que les serviría para confirmarlo.

Las Supernovas 1A siempre explotaban cuando alcanzaban exactamente 1'4 Masas Solares. Y lo hacían siempre con la misma intensidad.

Si una Supernova 1A brilla más que otra es porque está más cerca, y usando la Ley de la Inversa del Cuadrado podemos calcular exactamente la distancia a la que se encuentra.

Pero tras medir la luminosidad y la distancia de miles de Supernovas 1A se comprobó que la expansión no sólo no se estaba frenando, sino que se estaba acelerando.

No se encontró ninguna explicación lógica para esta aceleración de la expansión, así que supusieron que algo aún desconocido estaba provocándola. A ese algo desconocido lo llamaron Energía Oscura.

En mi opinión

En realidad SÍ hay una explicación lógica para esta aparente aceleración de la expansión que hace innecesario imaginar una misteriosa Energía Oscura que, contra toda lógica, actúa con más intensidad a mayor distancia.

Lo explico en Calculadora de Observaciones Galácticas y las consecuencias de la teoría coinciden de forma muy precisa con las observaciones, lo que a mí por lo menos me ha convencido de que es una explicación correcta.

Pero no es la explicación oficial de toda la comunidad científica, y toda la comunidad científica no puede equivocarse.

Bueno, antes sí. Antes todos los científicos pensaban que la Tierra era Plana, estaba en el centro del Universo, que el Universo era inmutable, no podía crecer ni menguar. Luego pensaron que estaba aumentando de tamaño, pero estaba frenando. Y hace menos de veinte años cambiaron de opinión, todos a la vez, y comenzaron a pensar que la expansión se está acelerando.

¿Podrían estar equivocados ahora?

Estoy seguro de que sí, y que dentro de pocos años se comprobará que esa aparente aceleración es debida a un fenómeno mucho más sencillo de explicar y que no necesita inventar ninguna misteriosa Fuerza Oscura.

Ver Ficha de Supernovas de la serie La Historia del Universo

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