ENTENDENDO O UNIVERSO DENDE O SOFÁ UNHA TARDE DE INVERNO

Moitos fenómenos cotiáns revélannos conceptos físicos que se repiten ao longo de todo o universo e axúdannos a comprendelo. Por exemplo, sentados nun sofá quentiños podemos aprender sobre a formación de planetas.

Pablo G. Pérez González, investigador do Centro de  Astrobiología, dependente do Consello Superior de Investigacións Científicas e do Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC- INTA) publicou este artigo o pasado día 17, no xornal El País, que polo seu interese reproduzo, eso si, no noso idioma.

Unha estrela, rodeada por un disco protoplanetario / NASA/JPL-CALTECH/R.HURT (IPAC)

Domingo despois de comer. Vai frío fóra, mellor quedar quentiño no sofá, debaixo da manta. Non o vexo directamente, pero os raios do sol vespertino entran pola xanela e penso: “a cantidade de po que hai no aire”. Sucédense escintileos por todas partes, podo ver flotando no aire as motas de po que normalmente pasan desapercibidas e que nos rodean en calquera sitio, sobre todo nun pechado. Vexo mesmo as turbulencias no po se a miña filla pasa correndo pola habitación, ou como soben as motas pola corrente  convectiva que crea o radiador.

 Hai unha chea de física nesa imaxe que creo que todos vimos algunha vez, desde dinámica de fluídos ata física estatística para describir a distribución de velocidades das motas de po. Pero hoxe quero centrarme en dous aspectos que son exactamente iguais ao que utilizamos os astrofísicos para estudar como se forman os planetas (e as estrelas que os albergan) e que teñen que ver, como non podía ser doutra maneira, coa luz.

Primeiro concepto físico: os raios de luz dese sol que non vexo inciden nas motas de po e estas reflíctenos. Eran raios que nunca chegarían aos meus ollos, pero o po rediríxeos cara ao meu. Iso chámase dispersión da luz, “scattering” en inglés. Cada mota de po compórtase como un pequeno espello, aínda que bastante imperfecto porque non reflicte toda a luz, parte absórbea. E iso lévanos ao segundo concepto físico: eses raios de sol, esa enerxía, é tamén en parte absorbida polas motas de po e quéntaas. Como todo corpo a certa temperatura, o po emite luz. Pero esa luz é bastante diferente á que chegou do Sol, o po é un “transformador de radiación”, aínda que os fotóns que emite o po dependen de como eran os que o quentaron. Os fotóns que crea o po non son perceptibles polos nosos ollos, son fotóns infravermellos que todo o que se atopa ao noso ao redor está a emitir en maior ou menor medida. Así que menos mal que non “vemos” os fotóns infravermellos, porque nos cegarían, demasiada radiación como para distinguir algo concreto.

Ata aquí a física de andar por casa, nunca mellor dito. Agora, que ten que ver todo isto coa formación de planetas e coa astrofísica? Pois exactamente cos mesmos procesos físicos é como estudamos os sistemas planetarios en formación, os chamados discos protoplanetarios (coñecidos como proplyds, pola súa abreviatura en inglés), e tamén a formación da propia estrela ou estrelas que reinan neses sistemas. Primeiro as estrelas e acto seguido os planetas (ou simultaneamente) fórmanse en nubes de gas que tamén conteñen po interestelar. Iste consiste principalmente no que se coñece como silicatos e moléculas con carbono como os chamados hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs polas súas siglas en inglés) ou o grafito. Parecen compostos moi raros, pero só polo nome, porque os silicatos dan conta de máis do 90% da codia terrestre; os PAHs rodéannos cando algo se queima, por exemplo, madeira nunha grellada ou a propia carne nunha cociña, ou atópanse tamén no fume dos tubos de escape dos coches; e o grafito, ese si o temos máis controlado, sabemos que se usa para lapis pero tamén para rodamentos, lubricantes industriais ou en reactores nucleares.

Volvendo aos discos protoplanetarios, as motas de po interestelar dan lugar aos planetas, aínda que a cousa non é sinxela, polo camiño adoitan perderse os PAHs e moitas das moléculas carbónicas, a nube transfórmase nun disco,... E tense que xuntar moito po para formar un planeta, como as peluxes nas esquinas de casa! O po nos discos ten nun principio tamaños parecidos, unhas poucas micras (tan grandes como unha bacteria ou un glóbulo vermello), e dispersan a luz igual que as motas de po da nosa casa (a composición é normalmente moi diferente, na nosa casa dominan os anaquiños de pel, pelo, roupa,...). Quéntanse tamén, aínda que a súa temperatura típica está moi por baixo da das nosas casas, duns -200 a -250 graos centígrados.

Ás veces os discos protoplanetarios son tan densos que non deixan ver a luz da propia estrela nonata ou xa formada que está no centro do disco e cuxa gravidade e radiación dominan o comportamento do disco. Pero o estudo da luz dispersada polo po permítenos saber como é esa estrela ou proxecto de estrela. É como no noso sofá, non viamos o Sol pero parte da súa luz chegábanos reflectida polas motas de po.

Toda esta física que estou a contar é o que utilizamos xa durante un par de décadas para estudar como se forman os planetas. Empezamos con observacións desde Terra, moi limitadas porque a radiación infravermella proveniente de obxectos astronómicos é inmensamente máis débil que a luz infravermella emitida por todo o que nos rodea no noso planeta, e porque a nosa atmosfera é opaca para parte do espectro infravermello. Así que tivemos que mandar observatorios ao espazo, como Spitzer, un pequeno telescopio de só 80 centímetros de diámetro que, con todo, estando a unha temperatura de menos de 240 graos centígrados baixo cero, era extremadamente sensible á emisión térmica do po interestelar. Co telescopio espacial Hubble descubrimos os chamados proplyds na famosa nebulosa de Orión, onde miles de estrelas están a formarse nestes momentos, cos seus discos protoplanetarios ao redor. Con Spitzer, por medio da emisión infravermella do po, logramos estudar a súa composición, detectando os mencionados silicatos, e tamén xeos de auga, de dióxido de carbono ou de metanol, que paradoxalmente se usaba para evitar a conxelación da auga nos nosos coches.

Spitzer era un telescopio pequeno, mesmo máis pequeno que o que moitos astrónomos afeccionados usan cada noite. Hoxe o telescopio espacial James Webb, que normalmente se identifica co herdeiro de Hubble (que non o seu substituto) e non tanto de Spitzer aínda séndoo, vai permitir estudar a luz infravermella proveniente de sistemas planetarios en formación dunha maneira moito máis detallada. Iso será grazas ao seu tamaño 8 veces maior que Spitzer e á súa temperatura, que aínda que é algo maior que a de Spitzer, aínda fará posible observar unha  miríada de sistemas planetarios en distintos estadios da súa evolución que nos permitirán reconstruír unha historia do noso propio Sistema Solar. Todo iso con física que podemos aprender desde o noso sofá mentres imaxinamos viaxes de coñecemento polo universo, manténdonos quentiños, iso si.