Publicado: 
15 de enero de 2003

Supernovas Cerca de la Tierra

Una nueva misión de NASA se dirige al espacio con el propósito de estudiar los restos de algunas explosiones de supernovas demasiado cercanas.

NASA

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Enero 15, 2003: El Australopiteco miró hacia el azulado cielo africano. Nunca antes había visto una estrella en plena luz de día, pero hoy sí podía hacerlo. Blanca. Deslumbrante. No tan brillante como el Sol, aunque sí mucho más que la luna llena. ¿Era peligrosa? Se quedó allí mirando por largo rato, desconcertado, pero nada sucedió. Poco después avanzó por la sabana, despreocupado.

Millones de años más tarde, entendemos mejor las cosas.

"La estrella fue una supernova, una de las muchas que explotaron en nuestra zona de la galaxia durante los últimos 10 millones de años", dice el astrónomo Mark Hurvitz de la Universidad de California-Berkeley.

Derecha: Ancestros humanos, indiferentes a las extrañas luces en el cielo diurno. Esta imagen está basada en una pintura publicada en The Economist (El Economista).

Las supernovas cercanas a la Tierra son raras hoy en día, pero durante el Plioceno, la época de los australopitecos, las supernovas ocurrían más a menudo. Su fuente era una nube interestelar llamada "Sco-Cen", la cual se deslizaba lentamente a un lado del sistema solar. Dentro de ella, densos grumos de material se condensaban para formar estrellas masivas de corta duración, que explotaban como si fuesen rosetas de maíz.

Los investigadores estiman (con una incertidumbre considerable) que una supernova situada a menos de 25 años luz de nuestro Planeta podría extinguir una gran parte de la vida en la Tierra. El estallido no tendría que incinerar a todo nuestro planeta. Sólo se necesitarían suficientes rayos cósmicos para destruir la capa de ozono y dejar pasar dosis letales de radiación ultravioleta (UV). Nuestros ancestros sobrevivieron los estallidos del Plioceno, sólo porque las supernovas no estaban tan cerca.

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Lo sabemos porque aún podemos ver la nube hoy en día. Se encuentra a 450 años luz de la Tierra y se aleja en dirección de las constelaciones de Escorpio y Centauro (de ahí el nombre "Sco-Cen"). El astrónomo Jesús Maíz-Apellániz de la Universidad Johns Hopkins dedujo recientemente la trayectoria de Sco-Cen y midió su máximo acercamiento: 130 años luz, hace unos 5 millones de años.

Sco-Cen se hallaba todavía cerca, hace dos millones de años, cuando mucho del plancton, así como moluscos y otras criaturas del mar sensibles a los rayos UV, murieron misteriosamente. Los paleontólogos marcan esto como la transición entre las épocas del Plioceno y el Pleistoceno. Por las mismas épocas, de acuerdo a científicos alemanes que han examinado sedimentos marinos de gran profundidad correspondientes al Plioceno, la Tierra fue roceada con Fe60, un isótopo que se produce en explosiones de supernovas.

¿Coincidencia?

Nadie lo sabe. Es un rompecabezas que los investigadores aún están tratando de descifrar.

Reconstruir la historia de las supernovas cercanas a la Tierra es difícil porque las viejas supernovas son elusivas. Sus cáscaras brillantes se extinguen hasta volverse invisibles en poco más de un millón de años. Las estrellas de neutrones, que son los núcleos colapsados de supernovas progenitoras, duran más, pero son desviadas hacia otras partes a través de la galaxia debido a las asimetrías de la explosión. Los poco frecuentes isótopos de hierro, como los que coinciden con la extinción marina, son difíciles de encontrar, al estar enterrados bajo millones de años de sedimentos.

an artist's rendering of the Local Bubble
Existe, sin embargo, una reliquia evidente: "Todas estas explosiones crearon una enorme burbuja en el medio interestelar", dice Hurwitz, "y nosotros nos encontramos dentro de ella".

Los astrónomos la llaman "Burbuja Local". Tiene forma de maní, mide unos 300 años luz de longitud, y está llena de casi nada. El gas dentro de la burbuja es muy tenue (0.001 átomos por centímetro cúbico) y muy caliente (un millón de grados) -- es decir, 1000 veces menos denso y entre 100 y 100.000 veces más caliente que el medio interestelar ordinario.

La Burbuja Local fue descubierta gradualmente en las décadas de los 70's y 80's. Astrónomos especializados en observaciones ópticas e infrarrojas escudriñaron cuidadosamente en búsqueda de gas interestelar en nuestra parte de la galaxia, pero no pudieron encontrar mucho en la vecindad solar. Además, parecía haber una acumulación de gas -- como la cáscara de una burbuja -- a una distancia aproximada de 150 años luz. Mientras tanto, los astrónomos de rayos X se encontraban obteniendo la primera vista del cielo en estas longitudes de onda, usando satélites, los cuales revelaron un brillo en rayos X de un millón de grados que provenía de todas las direcciones. "Eventualmente nos dimos cuenta de que el sistema solar se encontraba dentro de una burbuja vacía y caliente", dice Hurvitz.

La semana pasada, el 12 de Enero, NASA envió al espacio el satélite Espectrógrafo Cósmico para Plasma Caliente Interestelar o "CHIPS" (por las siglas en inglés de Cosmic Hot Interstellar Plasma Spectrometer) -- con el fin de estudiar la Burbuja Local. "Hay muchos aspectos acerca de ella que no conocemos", dice Hurvitz, quien es el científico en jefe de la misión. ¿Qué tan antigua es la burbuja? ¿Cuál es su geografía interna? ¿ Qué tan rápido se está enfriando? Los datos de CHIPS ayudarán a responder estas preguntas.

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CHIPS se encontrará en órbita alrededor de la Tierra y observará dentro de la burbuja usando un telescopio ultravioleta. "El gas en la burbuja es muy brillante en longitudes ultravioletas extremas, de alrededor de 170 Å", explica Hurvitz. Otros satélites han examinado esta luz ultravioleta de la burbuja, pero CHIPS está mejor equipado. Tiene un espectrógrafo a bordo con 100 canales, que corren desde 90 hasta 260 Å. "El espectrógrafo es la clave", dice.

Como los sedimentos en el Océano Pacífico, el gas en la Burbuja Local contiene hierro producido en supernovas. "Los átomos de hierro en la burbuja han perdido muchos de sus electrones -- emitidos por colisiones dentro del gas caliente". El espectrógrafo de CHIPS será capaz de detectar líneas espectrales de átomos de hierro que hayan perdido 8, 9, 10 y 11 electrones respectivamente. Comparando la intensidad de estas cuatro líneas espectrales, los investigadores pueden hacer un mapa de la temperatura y la densidad del gas en la burbuja.

Abajo: Un espectro de CHIPS simulado por computadora, que muestra la radiación ultravioleta del gas caliente en la Burbuja Local. [más información]

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"Si encontramos un punto caliente", dice Hurvitz, "esa sería la localización de la supernova más reciente". Los espectros también les dirán a los investigadores qué tan rápido se está enfriando el gas y por tanto qué tan antiguas serían las diferentes partes de la burbuja. Por ejemplo, un grumo de gas que se estuviese enfriando rápidamente pero que aún estuviese caliente podría ser muy reciente.

Explorar la geografía interna de la burbuja es importante pues su contenido podría afectar el futuro de nuestro planeta.

Durante los últimos pocos millones de años, tenues filamentos de gas interestelar han emigrado hacia el interior de la Burbuja Local. Nuestro sistema solar se encuentra sumergido en uno de estos filamentos -- la "pelusa local", una nube relativamente fría (7000 K) que contiene 0.1 átomos por centímetro cúbico. Para los estándares galácticos, la pelusa local no es muy trascendente. Tiene poco efecto sobre la Tierra porque el viento solar y el campo magnético solar son capaces de mantener la tenue nube a raya.

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Hay, sin embargo, nubes más densas en el espacio. El complejo Sco-Cen, por ejemplo, envía una corriente de "nubecillas" interestelares en nuestra dirección. "Algunas de estas nubecillas podrían ser cientos de veces más densas que la pelusa local", dice Priscilla Frisch, una astrofísica de la Universidad de Chicago quien estudia el medio interestelar local. "Si nos encontráramos con una, ésta comprimiría el campo magnético del Sol y permitiría que más rayos cósmicos penetraran al sistema solar interior, resultando en posibles efectos en el clima y la vida, que aún desconocemos".

Derecha: Una concepción artística de la "pelusa local". [más información]

CHIPS será capaz de localizar nubes interestelares densas por las sombras que proyectan. Las nubes frías son parcialmente opacas al brillo UV de la Burbuja, de modo que aparecen como zonas más oscuras en los mapas de CHIPS. Hurvitz hace notar que los primeros mapas celestes de la misión serán aproximados, con una resolución de 5o x 25o. (La parte honda del Gran Cazo, por comparación, mide aproximadamente 10 grados de ancho). Solo las nubes más grandes aparecerían en estos mapas iniciales. Pero después, si la misión se extiende más allá de su primer año, CHIPS tendrá tiempo de producir mapas más detallados con una resolución de 5o x 6o.

Frisch ha notado que el Homo Sapiens surgió una vez que el medio interestelar local se había despejado. El tener que atravesar menos nubes, ayudó a que el clima en nuestro planeta fuese más estable, argumenta ella. Así que tal vez lo que el Australopiteco vio, fue, después de todo, un buen presagio...

CHIPS nos ayudará a averiguarlo.

Nota: El Espectrógrafo Cósmico para Plasma Caliente Interestelar (CHIPS) es una misión del programa University-Class Explorer (UNEX) de la Universidad de California-Berkeley financiado por la NASA.

Más Información (en inglés)

El Espectrógrafo Cósmico para Plasma Caliente Interestelar -- (UC Berkeley) Portal de la misión CHIPS. Ver también el portal de Educación y Difusión de CHIPS.

Hierro: La mayoría del hierro en nuestro universo fue creado por supernovas. Mientras que los extraños isótopos de hierro del subsuelo del Océano Pacífico son los que intrigan a los científicos en esta área, es el hierro ordinario (producido por recientes y por muchas generaciones pasadas de supernovas) el que CHIPS examinará en la Burbuja Local. "El Hierro es un elemento cósmico muy importante porque traza la historia a largo plazo de la evolución química", dice Priscilla Frisch. "Sin embargo, la mayoría del hierro en el medio interestelar se encuentra atrapado en granos de polvo. "Lo que nos encantaría saber es si estos granos de polvo son destruidos en el plasma caliente de la Burbuja Local, emitiendo el hierro de regreso al gas difuso. Yo creo que CHIPS podría darnos una respuesta".

El Medio Interestelar: Un pequeño curso en Internet (Universidad de New Hampshire)

Una fotografía de la brillante Estrella Antares
La Burbuja Local: El mapa de 120 pc: la Burbuja Local (Universidad de Rice); La Burbuja Local y la Vecindad Galáctica (APOD);

Sco-Cen: La asociación OB en Escorpio Centauro (MPIfR);

Derecha: La estrella más brillante en la nube de formación estelar de Sco-Cen es la gigante roja Antares, laual ilumina a la nebulosa amarilla en la esquina superior izquierda de esta imagen. Antares podría ser la próxima estrella que explote en Sco-Cen, pero se encuentra a una segura distancia de 500 años luz de la Tierra. [más información]

Supernovas Cercanas a la Tierra: Una Provocativa Teoría Sobre el Ozono y las Estrellas (Augusta Chronicle); Recientes Supernovas Cercanas Podrían Haber Dejado su Huella en la Tierra (Physics Today); Una Supernova a punto de Explotar Cerca de la Tierra (New Scientist); ¿Está la Vida a Salvo de las Supernovas? (Daily inScight);

Supernovas y Cosmología: Una página de Javier Méndez del Grupo Isaac Newton de Telescopios de La Palma

Nubes Interestelares Cercanas: Un Encuentro Cercano con la Materia Interestelar (University of Chicago); La Nube Interestelar Local (APOD); Ataque del Gas (WhyFiles); El Medio Ambiente Galáctico del Sol (American Scientist);


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