Un
equipo de investigadores del Departamento de Física de la
Universidad británica de Warwick ha conseguido, por primera vez, la
evidencia directa de una Estrella Cristalizada, esto es, que ha
pasado del estado gaseoso o líquido al sólido.
En un artículo
publicado en «Nature», Pier-Emmanuel Tremblay y su equipo afirman
que su hallazgo no se trata de un caso único o aislado, sino que el
cielo debe de estar repleto de estrellas similares.
Numerosas
observaciones anteriores ya habían revelado que un tipo concreto de
cadáveres estelares, las enanas blancas, poseen núcleos muy ricos
en oxígeno y carbono, debido a una transición de fase muy similar a
la del agua que se convierte en hielo, aunque a temperaturas mucho
más altas.
Una
enana blanca es lo que queda de una estrella similar al Sol cuando ha
agotado todo su combustible nuclear. Se calcula que más del 95% de
las estrellas conocidas, nuestro Sol entre ellas, pasarán por esta
fase de evolución estelar. Las enanas blancas están entre los
objetos estelares más antiguos de todo el Universo, y resultan
increíblemente útiles para los astrónomos, ya que su predecible
ciclo de vida permite utilizarlas como auténticos relojes cósmicos
a partir de los que estimar la edad de los grupos de estrellas
vecinas con un alto grado de precisión.
Una
enana blanca es el denso núcleo superviviente de una estrella
gigante roja (otra de las fases por las que pasan las estrellas como
el Sol) después de su muerte, una especie de rescoldo estelar que se
va enfriando poco a poco a lo largo de miles de millones de años.
Para
su trabajo, los investigadores seleccionaron 15.000 candidatas a ser
enanas blancas a distancias de hasta 300 años luz de la Tierra. La
selección se llevó a cabo a partir de los datos y observaciones del
satélite europeo Gaia y de las estrellas elegidas se analizaron
todos los datos de color y luminosidad disponibles.
De
esta forma, Tremblay y su equipo se dieron cuenta de que había una
acumulación excesiva de estrellas con colores y luminosidad
específicos que no correspondían a una única masa o edad cuando se
comparaban con los modelos evolutivos de estrellas. Lo cual
significaba que esas estrellas habían encontrado un modo de
ralentizar su proceso de enfriamiento y, por lo tanto, su
envejecimiento. Los científicos estimaron que, en algunos de los
casos estudiados, las estrellas habían disminuido su envejecimiento
hasta en 2.000 millones de años, el 15% de la edad de nuestra
galaxia.
En
palabras de Tremblay, «se trata de la primera evidencia directa de
que las enanas blancas cristalizan, pasando del estado gaseoso o
líquido al sólido. Hace cincuenta años se predijo que deberíamos
ser capaces de observar un aumento en el número de enanas blancas en
ciertos valores de luminosidad y color debido a la cristalización.
Pero solo ahora hemos conseguido observar eso. Todas las enanas
blancas -prosigue el investigador- cristalizarán en algún momento
de su evolución, aunque las enanas blancas más masivas pasan antes
por ese proceso. Lo cual significa que miles de millones de enanas
blancas de nuestra galaxia ya han completado el proceso y son,
esencialmente, esferas de cristal en el cielo. El Sol mismo se
convertirá en una enana blanca cristalina en unos 10.000 millones de
años».
La
cristalización es el proceso mediante el cual un gas o un líquido
pasa a tener un estado sólido, con sus átomos formando una
estructura ordenada. Bajo las presiones extremas que se dan en los
núcleos de las enanas blancas, los átomos se empaquetan con tal
densidad que sus electrones se vuelven libres, formando una suerte de
gas de electrones gobernado por la física cuántica, y una serie de
núcleos cargados positivamente y en forma de fluido. Cuando el
núcleo se enfría hasta unos 10 millones de grados, se ha liberado
ya suficiente energía para que el fluido comience a solidificarse,
formando un núcleo metálico en su corazón con un manto en carbono
cristalizado.
«Para
explicar las observaciones -explica Tremblay- no solo tenemos
evidencia de la liberación de calor al solidificarse, sino también
de una cantidad de energía considerablemente mayor. Creemos que esto
se debe a que el oxígeno cristaliza primero y luego se hunde hasta
el núcleo de la estrella, en un proceso similar a la sedimentación
en el lecho de un río en la Tierra. Esto empujará el carbono hacia
arriba, y esa separación liberará energía gravitacional. Hemos
dado un gran paso adelante para obtener edades precisas para estas
enanas blancas más frías -concluye el astrónomo- y por lo tanto
también para las estrellas más viejas de la Vía Láctea. Gran
parte del mérito de este descubrimiento se debe a las observaciones
de Gaia. Gracias a las mediciones precisas de las que es capaz, hemos
logrado entender el interior de las enanas blancas de una forma que
nunca habríamos esperado. Antes de Gaia teníamos entre 100 y 200
enanas blancas con distancias y luminosidades precisas, y ahora
tenemos 200.000. Y esta clase de experimentos, con materia ultra
densa, son algo que, sencillamente, no se puede hacer en la Tierra».
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