Los titanes del cosmos

Los titanes del cosmos: las estrellas más grandes descubiertas hasta ahora.

"Egipto es un regalo del Nilo" decía Herodoto, padre de los historiadores. Con tales palabras quería expresar que toda la economía y el esplendor del Egipto faraónico dependía de la agricultura generada por el recorrido del río Nilo hasta el mar mediterráneo. De la misma forma, toda la vida en la Tierra es un regalo de nuestro Sol, fuente de energía y luz que es, en última instancia, el sostén de toda nuestra civilización.

El Sol nos atiende con solicita generosidad, permitiendo nuestra existencia, pero a escala cósmica es una modesta estrella en un remoto sector de la galaxia. Tiene un tamaño promedio, ni muy grande ni muy pequeña, y no puede presumir de récords o características especiales. Es una estrella amarilla de tipo G con un diámetro de 1.324.000 km., un tamaño sorprendente si lo comparamos con la Tierra, pero modestísimo si lo enfrentamos con otras monstruosidades que viven en las lejanías de nuestra Galaxia. 

Para empezar este recuento podemos pensar en Sirio (alfa canis maioris), la estrella más luminosa del cielo nocturno. Ubicada en la constelación de Canis Majoris, Sirio es una característica estrella blanca a unos 8,6 años luz de la Tierra. Es vez y media más grande que nuestro Sol (poco) y su intenso brillo (magnitud aparente -1,46) se debe exclusivamente a su cercanía.

Nuestro Sol frente a Sirio. A este nivel las comparaciones todavía son amigables, pero más adelante, enfrentado a otras divas, nuestro Sol parecerá un grano de arena.

"Una imagen vale más que mil palabras"

El Sol encarando a VY Canis Mayoris.

Una de las estrellas gigantes más interesantes y vistosas es Antares, situada en la constelación de Escorpión y de quien ya hemos hablado  en una entrada anterior. Antares es visible a simple vista, fácilmente ubicable en el cielo invernal gracias a su característico color rojizo, tan similar al planeta Marte que lleva a muchos observadores a confundirlos. Antares está situada a unos 550 años luz de nosotros y debe ser entre 850-900 veces más grande que nuestro Sol. 

Antares, a la izquierda de la foto, arde con todo su poder en el corazón de la constelación de Escorpión.

VY Canis Mayoris poseía el cetro del tamaño hasta que otras divas se lo arrebataron. Ubicada en la constelación del Canis Major (El perro mayor), es una hipergigante roja clase M ubicada a 3.800 años luz. Sería unas 1.500 veces más grande que nuestro Sol, aunque otras mediciones arrojan resultados fantásticos de hasta 2.800 radios solares. El problema con esta estrella (y con otras muchas) es que su lejanía y las nubes de gas que expulsa dificultan estudios más precisos sobre su tamaño, pero al margen de estos escollos, la estrella es un coloso de la galaxia.

Hay dos candidatas para ser la estrella más grande conocida hasta ahora: UY Scuti y Westerlun 1-26, y digo candidatas, porque su verdadero tamaño no ha podido ser precisado y hay todo un debate sobre cuál de las dos se lleva el trofeo.

UY Scuti es una hipergigante roja situada en la constelación del Scutum (Escudo), a unos 9.500 años luz de nosotros, las mediciones le dan un tamaño que estaría por los 1.700 radios solares, con un diámetro de 2.375.828 km. 

Vamos, para que dimensionemos: Si nuestro Sol fuese una pelota de 20 cm. de diámetro, UY Scuti sería una bestia de... ¡¡38 km. de largo!!

Es problemático obtener datos precisos y hay quienes piensan que su tamaño sería en realidad mucho menor. La estrella está oculta tras densas capaz de gas y polvo que dificultan un estudio acabado de sus características. de hecho, muchos datos que se obtienen al analizar estas estrellas se deben a las ondas de radio y en el infrarrojo.

En condiciones favorables, sin contaminación lumínica, UY Scuti es visible con telescopios medianos.

Nuestro Sol frente a UY Scuti...siempre debiésemos tener presente nuestra verdadera insignificancia cuando nos comparamos con las escalas cósmicas.

UY Scuti situada en la posición de nuestro Sol. Su tamaño rebasaría la órbita de Júpiter y amenazaría con devorar a Saturno.

Westerlund 1-26 se encuentra en la constelación de Ara (Altar), en el cúmulo estelar Westerlund 1. Fue descubierta el año 1961 y está situada a unos 11.500 años luz de nosotros, con un tamaño  entre 1500-2.500 radios solares. Es difícil precisar su tamaño exacto, debido a la gran distancia que nos separa de ella y porque la estrella está oculta tras nubes de polvo y gas que dificultan una estimación más precisa de su radio. Es tan grande que su propia fuerza de gravedad es insuficiente para asegurar la integridad de la estrella y ha expulsado una buena cantidad de materia al espacio. Es conocida por ser una poderosa fuente de ondas de radio. Westerlund 1-26 no es visible a simple vista, debido a su gran lejanía, y solo se detecta con telescopios de gran potencia. Este mastodonte es unas 300.000 veces más brillante que el Sol.

Como ven, aún no sabemos cuál de las competidoras ostenta el récord del tamaño, y esperamos que ulteriores estudios, a medida que la tecnología progresa, puedan zanjar la cuestión.

Situación de Westerlun 1-26, dentro del cúmulo homónimo.

Para finalizar, debemos decir que las estrellas más masivas tienen ciclos de vida mas cortos. Esto puede parecer contrario al sentido común, pero lo cierto es que las estrellas grandes consumen su combustible en forma más rápida y su vida puede durar apenas unos millones de años. Es como el ejemplo de la vela más grande: iluminará más que las otras, pero también se consumirá más rápido. En contraste, las estrellas medianas (como nuestro Sol) administran en forma más eficientes  su gasto energético y estiran al máximo su vida: el Sol ya tiene 5.000 millones de años y se calcula que  brillará por otros 5.000 millones.

Europa: proyectos de exploración y búsqueda de vida en esta helada luna de Júpiter

"Resta lo que parece más notable de esta empresa, cual es mostrar y dar a conocer cuatro planetas nunca vistos desde el comienzo del mundo hasta nuestros días"

Con estas palabras expresaba Galileo Galilei su regocijo y perplejidad ante uno de sus más notables descubrimientos. En enero de 1610 había apuntado su telescopio casero hacia el planeta Júpiter y había notado que una serie de cuatro cuerpos celestes daban vueltas a su alrededor. Pasada su confusión inicial los denominó "planetas", advirtiendo que formaban un sistema con el gigantesco Júpiter. La posteridad reconocería el carácter de satélites de estos cuerpos mientras que el astrónomo alemán  Simón Marius (que reclamaba para si el honor del descubrimiento, ante la indignación de Galileo) les denominó, por orden de distancia a Júpiter: Ío, Europa, Ganímedes y Calixto.

Europa, segundo satélite de Júpiter, y el sexto en tamaño en todo el sistema solar es el objetivo de esta entrada, pues en el lapso de unas décadas ha saltado desde un modesto segundo plano hasta ser la vedette de la comunidad científica internacional.

Espectacular imagen de Europa tomada por la sonda espacial Galileo. El cráter Pwyll se divisa abajo a la derecha, rodeado por un característico sistema de rayos.

Con un diámetro de 3.121 km, Europa es el menor de los cuatro satélites galileanos, más pequeño que nuestra Luna, pero aún más grande que el planeta enano Plutón. Orbita a unos 670.000 km. de Júpiter, es decir, casi el doble de distancia que la Luna de nuestro planeta y tarda unos tres días en dar una vuelta alrededor de Júpiter. Su rotación es síncrona, es decir, coincide exactamente con su período de traslación,  y al igual que la Luna con la Tierra, siempre presenta el mismo hemisferio hacia Júpiter.

Congelada a una temperatura promedio de unos -200°C, la importancia de Europa ha ido creciendo a medida que las distintas misiones espaciales alcanzan su remota localización. Las sondas Voyager lo visitaron y fotografiaron en 1979, descubriendo que era el cuerpo más liso del sistema solar: la altitud  de sus accidentes más relevantes no sobrepasa unos centenares de metros, careciendo de cordilleras, volcanes o elevaciones de interés.

La superficie del satélite recuerda la de un océano congelado:  una superficie mayormente lisa, pocos cráteres y llena de estrías que se extienden a lo largo de cientos de kilómetros, entrelazándose en caóticas formas. Estos surcos se forman debido a los tirones gravitatorios del planeta Júpiter: su fuerza fractura la superficie de Europa, formando fisuras que se rellenan con agua y hielo procedentes de su interior. 

Uno de los aspectos más interesantes sobre Europa es la evidencia de una tectónica de placas (movimiento de placas continentales) que contribuye a la transformación del paisaje. De confirmarse plenamente, el satélite sería el segundo cuerpo del sistema solar en presentar este fenómeno, aparte de la propia Tierra.

La región de Conamara Chaos. Nótese la superficie caótica, y la presencia de lo que muchos han interpretado como iceberg desplazándose en un mar congelado.

Hay pocos cráteres, quizá el más espectacular sea el Pwyll, una característica formación de unos 30 km. de diámetro rodeada por anillos blancos de nieve y polvo generados por el impacto. Esta carencia de cráteres (en comparación a otras lunas del sistema) implica que la superficie de Europa es joven y activa, con fuerzas que constantemente están modificando su rostro. Se ha calculado, en base a estos hechos, que la edad de la superficie actual de Europa no sería mayor a unos 30 millones de años, prácticamente un suspiro cuando hablamos de eras planetarias.

Foto  obtenida por la sonda espacial Juno en su acercamiento a Júpiter. Europa es el segundo satélite galileano por cercanía al gigante del sistema solar.

El salto al estrellato de Europa comenzó en 1997, ese año el paso de la nave Galileo proporcionó fotografías muy interesantes: imágenes de lo que parecía ser enormes iceberg flotando sobre la superficie del satélite. Como Europa virtualmente carece de atmósfera y vientos solo cabía una posibilidad: esos iceberg flotaban sobre un océano de agua líquida. Estudios posteriores han apoyado la teoría de que existe un enorme océano global bajo la capa de hielo que cubre la superficie del satélite. 

Corte esquemático de Europa, mostrando la situación de su océano global interior.

Esto ha disparado la imaginación de muchos, pues el agua es un requisito primordial en la receta de la vida, por lo menos tal como la conocemos en nuestro planeta. Se piensa que el calor generado por las fuerzas de marea (tidales) del gigantesco Júpiter son las causantes de que este océano permanezca en estado líquido. Por supuesto, las condiciones en este océano serán extremas, pero ya sabemos la adaptabilidad de la vida y las duras condiciones que algunos organismos terrestres soportan en lo profundo de las simas oceánicas. Esto no quiere decir que deba existir vida en Europa, pero el satélite es, hoy por hoy, el cuerpo del sistema solar con mayor potencial de habitabilidad (junto a Marte ) y sin duda valdrá la pena investigar.

Fumarolas de origen volcánico en lo profundo de los océanos terrestres. Bacterias colonizan estas formaciones, y la esperanza es que Europa albergue formas similares de vida en estas condiciones extremas.

Sin embargo, llevar una sonda hasta Europa no es como dar un paseo por el parque, es una misión costosa y de enorme complejidad. De partida, hay que alcanzar la órbita de Júpiter, trasladarse hasta Europa y enviar un robot de exploración que pueda aterrizar en un lugar seguro, previamente definido. No se conoce a que profundidad exacta se encuentra este hipotético océano global, pero algunas estimaciones dan cifras entre 20 y 80 km., así que la sonda exploratoria tendría que fajarse y perforar kilómetros de una corteza de hielo tan dura como el acero. Podría tardarse un año en esta excavación expuesto a temperaturas bajísimas, pero las dificultades siguen: la radiación proveniente del cercano Júpiter es tan intensa que podría matar a una persona en horas, y los delicados equipos electrónicos de investigación que transporte la nave deberán ser blindados para evitar que la radiación los destruya. Solucionados estos problemas, queda la delicada  cuestión de como mantener comunicación con la Tierra a medida que la sonda se sumerge en el interior de la capa de hielo. En suma: la tecnología para lanzarse a esta aventura no existe en la actualidad y parece que nadie está dispuesto a financiar su desarrollo.

Por tanto se buscan opciones: Europa sigue siendo un objetivo de interés prioritario para la comunidad científica internacional, y lo cierto es que el año 2015 el Congreso de Estados Unidos entregó a NASA el mandato de depositar una sonda exploratoria en la superficie del satélite. Los proyectos de exploración deben cuadrarse con los presupuestos disponibles, así que NASA busca la forma más económica de llegar hasta Europa, aún cuando algunas capacidades  investigativas deban ser sacrificadas.

Un robot desciende hasta las profundidades del océano global de Europa. Los costos y complejidades de este tipo de investigación hacen que esta idea esté prácticamente descartada.

Hay una oportunidad: que este hipotético océano subterráneo esté conectado con la superficie de Europa mediante géiseres similares a los descubiertos en Encélado. En 2013 el telescopio espacial Hubble descubrió indicios de estos géiseres en Europa, en específico, detectó uno en el polo sur del satélite que escupía vapor de agua hasta una altura de 200 kilómetros. Es una opción sumamente atractiva, porque implica que la sonda que aterrice en la superficie del satélite se ahorraría la perforación de la coriácea capa de hielo, limitándose a tomar muestras del agua arrojada por los géiseres y simplificando enormemente el diseño de la misión. El problema es que nadie ha vuelto a observar indicios de estos gésiseres y muchos científicos cuestionan su real existencia, sin mencionar qe las muestras que se puedan obtener de estos géiseres nunca serán equivalentes a la espectacularidad de navegar por las tinieblas del océano europano.

De todas formas, y sea cual sea la opción empleada, la sonda que aterrice en Europa deberá ser cuidadosamente esterilizada, para evitar que algún polizón germen terrestre contamine las muestras que se analicen: nada más fatal e irónico que anunciar el descubrimiento de vida en el satélite para luego descubrir que el sujeto es una vulgar bacteria terrestre. Precisamente para evitar este peligro, al acabarse las baterías de la sonda Galileo se tomó la decisión de estrellarla contra Júpiter, para que se destruyese en su atmósfera y evitar una posible colisión con algún satélite galileano, contaminándolo con algún germen que hubiese sobrevivido el proceso de esterilización y el largo viaje interplanetario.

Si todo sale bien, NASA calcula que una misión de este tipo partirá a Europa por el año 2022, pues aún debe confirmarse el financiamiento y los desafío técnicos siguen siendo importantes. Tendremos que armarnos de paciencia y esperar: puede que los resultados no sean los esperados, pero vale la pena intentar. Si se detecta presencia de vida en Europa será la noticia más importante en la historia de la humanidad.

Una imagen impresionante: géiseres sobre la superficie de Encélado. La esperanza es que el océano de Europa esté conectado con la superficie de la misma forma, evitando la perforación de la corteza helada.

Júpiter: Cuando el tamaño si importa

Júpiter: Cuando el tamaño si importa.

El planeta Júpiter, quinto desde el Sol, es el gigante indiscutido de nuestro sistema solar. Con una masa que es 318 veces superior a la Tierra, su diámetro es de 142.000 km, es decir, tendríamos que alinear unas 11 veces la Tierra para obtener las dimensiones de este colosos celestial. Tan vasto, que la influencia de su gravedad ha jugado (y sigue jugando) un rol esencial en la conformación de nuestro sistema solar.

Su nombre proviene de Júpiter, el mandamás romano de los cielos, y equivalente al Zeus de los griegos, que mora en el monte Olimpo rodeado de vino, una corte de chupamedias y píamente ocupado en intrigas y líos de faldas.

Ubicado a una enorme distancia, nunca inferior a 600 millones de kilómetros, su brillo es superior al de todos los planetas, con excepción de Venus, y algunas ocasiones en que Marte se muestra más brillante. Con una magnitud de -2,9, y un característico color rosado, es fácilmente localizable en el cielo nocturno y un telescopio de aficionado nos permitirá distinguir algunos de sus rasgos junto a sus cuatro lunas principales. 

Desde Júpiter la duración de los períodos de traslación se dispara: si Marte tarda "sólo" 648 días en completar una vuelta al Sol, Júpiter ya demora 11 años, Saturno 29, Urano 84 y Neptuno 164.

Júpiter en el cielo invernal a las 19:30 hrs, el planeta es fácilmente localizable debido a su notable brillo.

Hasta donde sabemos, Júpiter  no posee un núcleo sólido análogo a los planetas rocosos o terrestres (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) sino que está compuesto enteramente de gas, en su mayoría hidrógeno con trazas de amoniaco y metano en las capas altas de su superficie. 

Comparación de tamaños entre la Tierra y Júpiter.

Visto a través del telescopio, Jupiter parece una bola achatada por los polos, efecto debido a la veloz rotación del enorme planeta, que da un giro sobre su eje (que tiene una inclinación de 3°) en apenas 10 horas, de hecho, debido a su constitución gaseosa, la duración del día es cinco minutos menor en el ecuador que en los polos.

Cuando observamos el planeta, nos presenta las capas altas de su atmósfera, que conforman un interesante y colorido sistema de bandas y zonas en constante movimiento. Estas dinámicas franjas son causadas por vientos que soplan a enorme velocidad, estimulados por la rápida rotación de Júpiter. Las estructuras insertas en estas bandas, ciclones y tormentas, fueron esenciales para calcular el período de rotación del planeta.

Desde la Tierra es imposible atisbar lo que oculta este denso velo atmosférico, y hubo que esperar hasta el advenimiento de la era espacial para que sondas automáticas nos pudiesen aportar información viable sobre la estructura del gigante. Aún se desconoce si Júpiter posee un núcleo sólido análogo a los planetas rocosos, aunque las temperaturas y presiones en su centro deben ser descomunales.  Los principales componentes de la atmósfera jovina son hidrógeno y helio, los elementos más abundantes del universo, con algunas trazas de metano y amoniaco. que delatan la constitución primigenia del planeta. Su enorme fuerza de gravedad retuvo esta capa arcaica, imposibilitando cualquier fuga hacia el espacio y frustrando metamorfosis como las que terminaron por crear condiciones aptas para la vida en nuestro mundo. Júpiter mantiene su capa original de gases venenosos, y aunque no se puede descartar la presencia de originales formas de vida que desafíen nuestras ideas, lo cierto es que la sonda Galileo no halló rastros de materiales orgánicos y la mayoría de los especialistas permanece escéptico.

Al respecto, recuerdo las ilustraciones de Adolf Schaller en el libro "Cosmos", del recordado astrónomo y divulgador de la ciencia Carl Sagan, quien imaginaba una pirámide alimenticia de formas de vida flotantes que cazaban, huían y se reproducían entre las turbulentas nubes del planeta. Incluyo las ilustraciones, sugiriendo encarecidamente la lectura del libro a todos los interesados en las maravillas del universo.

Hipotéticas formas de vida en Júpiter: presas y cazadores se desplazan entre las hostiles condiciones del planeta.

También hay muchas más preguntas que respuestas con relación a su gigantesca magnetósfera, que es, Heliosfera aparte, la estructura más grande del sistema solar. La magnetósfera es el escudo protector que detiene las partículas de alta energía provenientes del viento solar. En el caso de la Tierra, la magnetósfera se genera gracias a la rotación del núcleo de hierro del planeta, pero en el caso de Júpiter aún falta por precisas su origen y sus enormes dimensiones. Para hacerse una idea: las sondas Pioneer descubrieron que la onda de choque de la magnetósfera de Júpiter se extiende hasta más allá de la órbita de Saturno.

 Una de las consecuencias simpáticas de la existencia del campo magnético joviano es la generación de vistosas auroras polares, análogas a las terrestres, que fueron descubiertas gracias al telescopio espacial Hubble. Estas auroras contribuyen a disipar las tinieblas del planeta, en conjunción con la luz generada por las espantosas tormentas del planeta, otra vez, para dimensionar las características de este Goliat: un rayo de sus tormentas es 10.000 veces más potente que los rayos de nuestras modestas tormentas terrestres.

Quizá una de las formaciones más conocidas de Júpiter es la Gran mancha roja, un enorme anticiclón que sopla con potencia desde hace unos tres siglos. Las dimensiones y coloración de esta tormenta varían, pero en su máxima extensión alcanza un diámetro de 40.000 km., y podrías meter cómodamente tres planetas tierras en su interior, en suma, que todo es gigantesco en este campeón del sistema solar.

La gran distancia que separa a Júpiter de nuestro Sol, unos 750 millones de km. en promedio, provoca que la temperatura en las capas atmosféricas exteriores sea extremadamente baja, unos -120°C, sin embargo, en términos generales, Júpiter genera más calor del que recibe del Sol. Se ha especulado mucho cuál puede ser la fuente de esta energía interna, pero hoy se cree que la lenta contracción gravitatoria del planeta (si, Júpiter se encoge un par de cm. al año, en su origen era tres veces más grande) es la fuente de esta irradiación.

Un vista inusual: fotografía obtenida por la sonda Cassini que muestra el polo sur del gigantesco planeta. Abajo,imagen de la Tierra desde un ángulo similar.

Al igual que el dios del Olimpo mantenía su corte de lacayos y servidores, el planeta Júpiter mantiene un cúmulo de satélites orbitando a su alrededor. Según el último conteo son 67, aunque nada impide que este número se incremente en futuros descubrimientos. En sí, Júpiter y sus lunas naturales forman un sistema solar a escala, y el descubrimiento de este hecho fue fundamental para derribar el sistema geocéntrico tolemaico imperante en el siglo XVII. Galileo fue el primero que, en 1610, notó cuatro cuerpos celestes que parecían moverse alrededor del planeta cuando lo apuntó con su telescopio. Esos cuatro satélites corrersponden a los más grandes y son, por cercanía al planeta: Ío, Europa, Ganímedes y Calisto. En ulteriores entradas podremos conversar sobre esta cohorte de lunas jovianas, sin embargo, ya adelantaremos que Ganímedes es el satélite natural más grande del sistema solar y que en Europa están cifradas fundadas esperanzas de encontrar vida.

El tamaño de Ganímedes, la luna más grande del sistema solar. Es mayor que el planeta Mercurio y el planeta enano Plutón.

Su tamaño y brillo han hecho a este planeta conocido por la humanidad desde la noche de los tiempos, luego, la invención del telescopio y otros instrumentos como el espectrógrafo permitieron aumentar los conocimientos sobre el planeta. La época de la investigación por sondas automáticas comenzó en 1973, cuando la Pioneer 10 visitó el planeta, posteriormente las sondas Voyager 1, y Voyager 2 pasaron por Júpiter en 1979, en 1995 lo haría la sonda Galileo, en 2000 la sonda Cassini, y en 2007 la sonda New Horizons de paso hacia el remoto Plutón.

Por último, decir que la sonda espacial Juno de la NASA arribó a la órbita del planeta el 5 de Julio de 2016, tras un viaje de cinco años de duración. Lleva una batería de instrumentos para estudiar la composición atmosférica del planeta y su monstruoso campo magnético. No faltó inventiva en la elección de su nombre, pues Juno fue la esposa (equivalente a la Hera helena) del caprichoso dios. Una de las historia narra que Júpiter se cubrió de un espeso manto de nubes para que Juno no fuese capaz de sorprenderlo in fraganti con su amante Ío, pero ahora Juno regresa, bien pertrechada con su instrumental para descubrir que se trae entre manos su infiel marido.

En noviembre NASA comenzará a publicar las fotos obtenidas por la sonda Juno, aquí, ¡¡ no se las pierdan !!