La familia de Carlos IV y la visita del ET

Inés Rodríguez Hidalgo / 03-02-2004

Hoy sabemos que las estrellas evolucionan, pero que lo hacen muy muy lentamente, a escalas de tiempo de miles de millones de años (Ma). Nos preguntamos entonces, ¿es posible reconstruir un ciclo vital mucho más largo que toda la historia de la humanidad? Tal vez les parezca una broma, pero les aseguro que el famoso cuadro de Goya “La familia de Carlos IV” puede ayudarnos a resolver la cuestión anterior.

Después de ver este célebre retrato colectivo, Don Francisco de Goya me perdone por la reproducción, propongo un sencillo pasatiempo sobre este conjunto de personas de distintas edades vistas todas al mismo tiempo: clasifiquemos la vida humana en varias etapas (mejor en pocas bandas anchas); dividamos la duración de cada una de ellas por la duración total de una vida típica; y finalmente, sobre el cuadro, contemos el número de personas en cada una de las fases vitales establecidas, dividiéndolo a su vez por el número total de miembros del conjunto.

Los resultados de este cálculo sencillo –y poco preciso, ya que la muestra es pequeña, el conteo es subjetivo y es difícil situarse en la perspectiva de aquella época– se muestran en la tabla. Fíjense que no sólo la tendencia general de las columnas 3 y 5 es cualitativamente similar, sino que el acuerdo cuantitativo entre ellas es asombrosamente aceptable (el máximo error no llega a un factor 1,4).

Tabla

De este ejercicio aprendemos que en una “foto de familia” de objetos que evolucionan (no necesariamente personas ni seres vivos) se cumple que los cocientes entre el número de individuos en una fase vital y el número total de ellos, así como entre la duración de esa etapa y la duración total de la vida, son aproximadamente equivalentes.

La buena noticia es que podemos hacer fotos de familia de las estrellas, ya que es posible observar al mismo tiempo muchas en distintas fases de su evolución. La mala es que calcular “al ojo por ciento” la edad de una estrella no es tan sencillo como hacerlo para un ser humano...

Y aquí aparece la segunda broma de este artículo, un divertido problema que podríamos enunciar como sigue: “en una corta visita a la Tierra (poco más de 25 minutos, ¡estos vuelos charter...!), un extraterrestre (ET) curioso desea hacerse una idea acerca de los seres humanos y su evolución. Gracias a su avanzada tecnología es capaz de registrar en tan escaso tiempo el peso y altura de varias muestras diferentes de personas. Nos preguntamos ¿con esta birria de datos podrá el ET obtener al menos parte de la información que busca?”

Sepamos qué puede deducirse de las gráficas del ET. En ellas se observa un comportamiento natural para muchas especies vivas, la tendencia general al aumento del peso con la altura, con una subida más acentuada para los valores pequeños de estos dos parámetros, más lenta en la zona intermedia y prácticamente plana hacia el final.

Gráfica

Esta gráfica, conseguida por el ET, representa la altura frente al peso de ejemplares de ser humano masculinos y femeninos con edades entre 0 y 50 años. Los diagramas peso-altura son adaptaciones realizadas por la autora a partir de gráficas del libro Conceptual Astronomy de M. Zeilik (1993, John Wiley & Sons).

Sin duda, el dato más importante de este diagrama es la mayor acumulación de puntos en determinadas zonas, que corresponden a las fases más duraderas de la vida humana por lo que, en un instante de tiempo, es esperable encontrar más seres en esas etapas, entre los límites típicos de peso y altura que las caracterizan.

Por tanto, la gráfica contiene información indirecta sobre la edad, aunque ésta no esté explícitamente representada en ella. Sin embargo, no está clara aún la “dirección” correcta de la flecha del tiempo en el diagrama...

Ahora bien, si el ET, que sin duda conoce el método científico reúne todos sus conocimientos de astronomía, física, química, planetología, exobiología... y clasifica a las personas según las propiedades que ha medido podrá elaborar un modelo de la evolución humana. El proceso consistiría en construir una “maqueta” físico-matemática auto-consistente, es decir, sin contradicción ni con sus datos ni con sus conocimientos teóricos previos (aquellos bien probados en otros escenarios), capaz de explicar y predecir con razonable acierto el peso y tamaño de las personas cuando nacen, durante sus vidas y hasta que mueren, cuánto dura cada etapa vital, qué procesos provocan el nacimiento, la evolución y la muerte...

Si el modelo es correcto, el ET constatará que el diagrama peso-altura de una muestra de varones típicos entre 0 y 20 años es enteramente equivalente al de un varón promedio en sus veinte primeros años, lo que le permitirá concluir que para reconstruir la evolución de un individuo se le puede seguir a lo largo de toda su vida o tomar al mismo tiempo datos de muchos seres de distintas edades y elaborar un modelo de evolución.

Gráfica

¡Nosotros podemos hacer lo mismo con las estrellas! Como el ET frente a la vida humana, tenemos muy poco tiempo. Nótese la coincidencia entre los siguientes cocientes:

Tabla

(Se utiliza como dato la vida estable de una estrella de tipo solar y, por supuesto, los valores dados a la duración típica de una vida humana y a la historia de la civilización son discutibles. En todo caso, lo importante en este tipo de estimaciones es el orden de magnitud).

Como el ET, disponemos sólo de datos observacionales (no experimentales) y de un bagaje previo de conocimiento para intentar reconstruir el ciclo vital de las estrellas. Es preciso determinar, mediante rigurosa observación, al menos dos propiedades estelares básicas que cambien con el tiempo, elegidas de acuerdo con las teorías acerca de cómo “funcionan” las estrellas, hacer diagramas para clasificarlas según estas características, y elaborar modelos científicos de su evolución.

Si aceptar un reto de tal envergadura ya nos hace sentirnos profundamente humanos, resulta estimulante y esperanzador constatar los múltiples logros de las actuales teorías de evolución estelar... aunque, como siempre en ciencia, seguimos trabajando y aprendiendo.

Esa hábil clasificación de las estrellas de acuerdo con dos de sus propiedades (su temperatura superficial y su luminosidad o cantidad de energía que emiten por unidad de tiempo) la realizaron ya a primeros del siglo XX Hertzsprung y Russell. Sobre el diagrama que lleva su nombre (H-R), las teorías de evolución estelar permiten dibujar los caminos seguidos por las estrellas a lo largo de sus vidas, llamados trazas evolutivas... pero esto ya es otra historia.


Información complementaria


- Cúmulo globular M15

Cúmulo globular M15

Cúmulo globular M15, a unos 40.000 años luz de la Tierra, en la constelación de Pegasus. Imagen obtenida por el Telescopio Espacial Hubble. (NASA y The Hubble Heritage Team -STScI/AURA)

Se trata de un conjunto de estrellas unidas por su propia gravedad, formadas a partir de una misma nube de materia interestelar y, por tanto, con la misma composición química inicial. Aunque estas estrellas nacieron al mismo tiempo, actualmente se encuentran en distintas fases de su evolución, cuyo ritmo viene determinado esencialmente por su masa inicial.

Los cúmulos son realmente "fotos de familia" de las estrellas y la comparación de sus diagramas H-R (enteramente similares a las gráficas peso-altura del ET) con los modelos de evolución constituye la prueba observacional de que nuestra actual visión del ciclo evolutivo estelar es bastante correcta.

-Diagrama de Hertzsprung y Russell

Diagrama de Hertzsprung y Russell

Como en los diagramas peso-altura para los humanos, se representan en este diagrama H-R (traducido del libro Conceptual Astronomy de M. Zeilik 1993, John Wiley & Sons) dos propiedades estelares que cambian con el tiempo: la luminosidad (cantidad de energía emitida por unidad de tiempo) en ordenadas, frente a la temperatura superficial en abscisas. Según su temperatura superficial, las estrellas exhiben distintos colores (los indicados en el diagrama son colores reales) y se clasifican en distintos tipos espectrales. Según su tamaño, del que depende esencialmente la luminosidad, se clasifican en supergigantes, gigantes y enanas de la Secuencia Principal (como el Sol). Los tamaños relativos entre estrellas de la misma clase de luminosidad representados en la gráfica son reales, pero no así entre estrellas de distintas clases.

La mayor acumulación de estrellas se encuentra en una banda llamada Secuencia Principal, que corresponde a la fase más estable y duradera de sus vidas. Las estrellas más masivas y luminosas están en su parte superior y evolucionan más rápidamente, mientras que las menos masivas y menos luminosas, en la parte inferior, tienen una evolución mucho más lenta.

El tiempo no está representado en el diagrama HR, pero sí está implícito en él: los modelos de evolución estelar permiten dibujar sobre el mismo las trazas evolutivas de las estrellas.


- Este texto está basado en el artículo “La familia de Carlos IV y la visita del ET” que obtuvo una Mención Especial del Jurado del I Concurso de artículos divulgativos convocado por Ciencia Digit@l y patrocinado por Bida Multimedia S.L. y Nivola Libros y Ediciones S.L. en junio de 2000. Posteriormente fue publicado en “Tribuna de Astronomía y Universo”, II época, nº 16, octubre de 2000, p. 24

Comentarios (2)

Compartir:

Multimedia

El autor

Inés Rodríguez Hidalgo es Doctora en Físicas (especialidad Astrofísica) y Profesora del Departamento de Astrofísica de la Universidad de La Laguna. Actualmente es Directora del Museo de la Ciencia y el Cosmos.

Ver todos los artículos de Inés Rodríguez Hidalgo

Glosario

  • Estrella
  • Astronomía
  • Cúmulo de estrellas
  • Diagrama HR (Hertzprung-Russel)
  • Secuencia principal