Lo que cuenta el polvo

Annia Domènech / 05-12-2006

Un cristal polvoriento no facilita la entrada de la luz del Sol al interior de una habitación. Tampoco permite ver a través. Por ello, la mayoría de la gente lo limpia. Si estuviera en un tragaluz inalcalzable, habría que aprender a vivir con él y sacarle el mayor partido posible. Es lo que ocurre con el polvo interestelar, que existe desde casi siempre hasta nuestros días.

El Universo apareció hace 13.700 millones de años. Sólo había gas, y éste estaba compuesto por hidrógeno y helio. A partir de ellos, surgieron las primeras estrellas. Al morir, expulsaban los nuevos elementos procesados en su interior al medio que, por acreción, dio lugar al polvo. En el medio interestelar e intergaláctico, sus partículas, que pueden medir hasta 100 nm, influyen sobre el estado de la materia. No es casualidad que se encuentre "por allí" cuando acaecen los grandes sucesos que determinan la historia, como la formación de estrellas a partir de gas interestelar.

De hecho, en el medio interestelar de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, la mitad de los elementos más pesados que el helio están en forma de polvo. Y los granos de polvo absorben la radiación. El otro gran componente de este medio es el gas interestelar. Entre ambos suman en torno al 20% de la masa visible total de la galaxia.

A diferencia del polvo, el gas no es sólido, por lo que es menos eficiente en la tarea de dejar a los científicos sin información: de no ser por la luz procedente de los objetos astronómicos, difícilmente se podrían estudiar cuando están extremadamente lejos. Si algo saben hacer los astrofísicos es analizar las propiedades de absorción y emisión de radiación de los objetos celestes

Están obligados a que les interese el polvo interestelar, que es el espía que intercepta el mensaje. Tiene la misma composición química y origen que los espectaculares anillos de Saturno, y que los asteroides con los que nos asustan las películas de ciencia ficción, aunque estos son rocas, no polvo (cuestión de tamaño). Y está presente en nubes densas y difusas, nebulosas de reflexión, zonas de formación estelar, regiones HII, las envolturas de las estrellas, los meteoritos, las partículas de polvo interplanetarias...

Analizar cómo la luz estelar se extingue, es difundida o polarizada, ha permitido deducir la composición del "agente enemigo". Formado mayormente por hidrógeno neutro, también presenta una pequeña fracción de silicatos y grafito. Su naturaleza compleja es resultado del ambiente donde se forma, aunque el mecanismo es mal conocido. Básicamente, condensa a partir de material gaseoso.

A lo largo de su vida, las estrellas procesan gas en su interior. Cuando mueren en forma de nebulosa planetaria o con una explosión de supernova, enriquecen el medio interestelar con los elementos químicos procesados, los cuales constituyen el polvo (como ya se ha comentado). Las estrellas más masivas, que ademas disfrutan de una existencia breve, son las que más polvo aportan al medio interestelar. Su riqueza en oxígeno y carbono hace que generen materiales silicatos y carbonáceos. Formada a partir de ese medio, la siguiente generación estelar contendrá más elementos pesados.

Detallar la composición química del polvo interestelar en la Vía Láctea permite extrapolar este conocimiento a lugares inaccesibles. Así que el saber va del Universo Local al más lejano, retrocediendo en el tiempo. Aunque mayormente se trabaje con nuestra galaxia y las aledañas, gracias a la mejora de los telescopios, cada vez se observan objetos más distantes y débiles. Su luz tarda miles de millones de años en llegar hasta nosotros. Por ello, cuanto más lejos miramos, más nos adentramos en el pasado. La radiación del Sol nos "alcanza" tras ocho minutos de viaje o, lo que es lo mismo, siempre vemos nuestra estrella ocho minutos más joven de lo que es. Y eso que está aquí al lado, a sólo unos 150 millones de km.

Los objetos más distantes pueden estudiarse principalmente en radiación infrarroja. Esto es debido a la expansión del Universo. Tras el Big Bang, las galaxias comenzaron a separarse entre ellas, y continúan haciéndolo. Por efecto Doppler, cuando un objeto se aleja de nosotros, su radiación experimenta un desplazamiento al rojo, es decir, se alarga su longitud de onda. El ultravioleta y la luz visible de las fuentes distantes devienen infrarrojo. Cuanto más lejanas son las galaxias, más desplazada al rojo se recibe su radiación. Midiendo ese desplazamiento, se puede ubicar el objeto espacial y temporalmente.

La primera vez que se supo que había formas de luz totalmente invisibles para nuestros ojos fue en 1800, cuando Wiliam Herchel descubrió el infrarrojo. En el espectro electromagnético, se sitúa entre el visible (menor longitud de onda) y el microondas (mayor longitud de onda), en la banda donde emiten los cuerpos a una cierta temperatura. Se divide en infrarrojo cercano, medio y lejano. Cada uno de ellos nos permite conocer de un modo distinto el Universo.

La radiación infrarroja es el calor producido por el movimiento de átomos y moléculas dentro de un objeto. Cualquier cuerpo cuya temperatura se sitúe por encima de - 273,15 ºC irradia en esta longitud de onda. Dicha temperatura corresponde al cero absoluto, en el que cesa todo movimiento atómico y molecular. Un cubito de hielo también emite radiación infrarroja, aunque pueda parecer sorprendente.

En los años setenta del siglo pasado, se empezó a trabajar con esta radiación, que permite obtener información del universo temprano y estudiar la evolución inicial de las galaxias. De repente, el cielo dejó de estar vacío. En el infrarrojo vemos objetos que son demasiado fríos o débiles para ser detectados en luz visible: estrellas frías, galaxias infrarrojas, nubes de partículas alrededor de estrellas, nebulosas, moléculas interestelares, enanas marrones y planetas, y polvo, mucho polvo.

Decíamos que el polvo interestelar es el "agente enemigo" que intercepta la radiación e impide que nos lleguen los datos que trasporta. Es especialmente eficiente absorbiendo la radiación visible y ultravioleta, ambas de corta longitud de onda.

Por suerte, tiene una ligera predilección por cierto tipo de radiación infrarroja, a la que permite paso franco. Que el infrarrojo cercano pueda atravesar regiones llenas de polvo y gas hace posible estudiar objetos invisibles en luz visible (valga el juego de palabras), como el centro de nuestra galaxia o las zonas de formación estelar. Se puede decir que recupera para nuestro conocimiento lo que se pierde en el visible y el ultravioleta.

Por otro lado, el polvo se calienta al absorber las radiaciones de longitud de onda corta y las reemite a mayor longitud de onda, enfriándose de nuevo. Dicho de otro modo: transforma la radiación visible y ultravioleta en infrarrojo lejano, en el cual los cuerpos astronómicos apenas emiten. Así que la gran mayoría del infrarrojo lejano que percibimos es generado por las nubes de polvo, que son más frías que la mas fría noche en la Tierra.

La atmósfera terrestre es un filtro importante. A la superficie de nuestro planeta llega radiación visible, gran parte de las ondas de radio, el infrarrojo cercano y el ultravioleta. Pero la atmósfera bloquea el resto: los dañinos y altamente energéticos rayos X, gamma y una gran fracción de los ultravioleta. Si no fuera así, no viviríamos para comprenderlo. También detiene la mayoría del infrarrojo y ondas de radio a muy baja energía.

Además, la misma atmósfera irradia en infrarrojo, a veces con mayor intensidad que los mismos objetos que se desea observar. Para evitar su influencia, a partir de los años ochenta, se situaron telescopios en la órbita terrestre, por encima de la "barrera". Y los resultados fueron espectaculares.

En 1983, el satélite IRAS (Infrared Astronomical Satellite, Satélite Astronómico en el Infrarrojo) elaboró un mapa celeste en el infrarrojo. Detectó unas 350.000 fuentes de radiación en esta longitud de onda, lo que aumentó en un 70% las fuentes astronómicas catalogadas. Una década después, fue el satélite ISO (Infrared Space Observatory, Observatorio Espacial en el Infrarrojo) quien trabajó en este rango de longitud de onda. Mostró cómo el polvo tiene una composición mineral compleja que varía en los distintos objetos del Universo. Y hoy en día es el telescopio espacial Spitzer el que con sus datos está revolucionando la astronomía en infrarrojo.

Al ser una ciencia observacional, con cada avance tecnológico la Astronomía descubre nuevos objetos que ya estaban allí. De momento, parece no tener límites.

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El autor

Annia Domènech es Licenciada en Biología y Periodismo. Periodista científico responsable de la publicación caosyciencia.

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