El monstruo subatómico (12 page)

Y lo que es más, si imaginamos un número mayor de puntos brillantes, cada uno de ellos del tamaño aparente de Betelgeuse, y los imaginamos formando una masa compacta en la esfera del cielo, harían falta 1 1/3 trillones de ellos (1.330.000.000.000.000) para convertir el firmamento en un compacto resplandor rojo en torno de la Tierra.

Cuando se piensa en esto y se tiene en cuenta que, en la realidad, el cielo está sólo salpicado de 6.000 estrellas visibles, uno se percata de cuán vacío se halla realmente el firmamento, aun tenido en cuenta el Sol, la Luna y los seis planetas visibles.

Betelgeuse es una estrella variable, es decir, que su brillo varía con el tiempo. Y más aún, no existe una periodicidad simple en la variación, por lo que se trata de una «variable irregular». Su brillo medio es de magnitud 0,85, pero en ocasiones brilla hasta 0,4 y en otras ocasiones desciende hasta 1,3.

La razón de esta variabilidad no es misteriosa. El simple hecho de que una estrella sea una gigante roja significa que se encuentra en su fase final como estrella extendida. Dentro de poco ya no será capaz de soportar la masa de sus capas externas por la energía de las reacciones de fusión en sus profundidades y la estrella se desmoronará (con o sin explosión). El hecho de que, Betelgeuse parpadee por así decirlo, constituye otra indicación de que el final está cerca. El parpadeo se debe a la turbulencia y diversas inestabilidades que cabe esperar en una estrella que tiene problemas para autoabastecerse con suficiente calor para mantenerse en expansión.

Si esto es así, debería haber cambios perceptibles en el diámetro de Betelgeuse al ser medido con el interferómetro, y los hay. El diámetro aparente varía de 0,016 a 0,023 segundos de arco.

A fin de decir lo grande que es realmente Betelgeuse, en unidades absolutas, a partir de su tamaño aparente, se debe conocer su distancia, y eso no es fácil. Las distancias estelares superiores a los 30 pársecs (100 años luz), más o menos, resultan difíciles de determinar.

La última (y presumiblemente más de fiar) cifra que he podido encontrar para la distancia de Betelgeuse es de 200 pársecs (650 años luz).

Para que la esfera de una estrella aparezca como de un diámetro de 0,02 segundos de arco, aun cuando se encuentre a una distancia de 200 pársecs, debería tener un diámetro real de unos 600.000.000 de kilómetros, si mis cálculos son correctos. Así pues, Betelgeuse tiene un diámetro, como promedio, 430 veces mayor que el diámetro del Sol. Su volumen sería entonces 80.000.000 de veces el de nuestro Sol, lo que significa que si imagináramos a Betelgeuse como una esfera hueca, podríamos echar en ella 80.000.000 de esferas del tamaño del Sol para que esta gran esfera se llenase (suponiendo que las pequeñas esferas formasen un conglomerado de modo que no quedase espacio entre ellas).

Si imaginásemos a Betelgeuse en el lugar de nuestro Sol, su superficie se localizaría cerca de la órbita de Marte. La posición de la Tierra se encontraría a siete décimos de la distancia desde el centro de Betelgeuse a su superficie.

Podemos conseguir ahora una representación más impresionante de su pulsación. Cuando Betelgeuse se expande a su máximo, su diámetro aumentaría hasta unos 725.000.000 de kilómetros, o casi unas 500 veces el del Sol. En su mínimo, seria aún de 500.000.000 de kilómetros, o 360 veces el del Sol.

En plena expansión, la superficie de Betelgeuse, si la imaginásemos en el lugar de nuestro Sol, se hallaría en el cinturón de asteroides. Es tres veces más voluminosa en su máximo que en su mínimo. Si nos la imaginamos respirando con fuerza porque está cerca del fin de su carrera como estrella expandida, su respiración es
muy
fuerte.

Dando por supuesto que, en realidad, Betelgeuse es una estrella gigante (pertenece, de hecho, a una clase de estrellas a las que llamamos «gigantes rojas»), ¿cómo puede compararse en tamaño
aparente
con otras estrellas que son más pequeñas, pero que están más cerca?

Por ejemplo, ya he dicho que Alfa del Centauro C es la estrella más próxima a nosotros. Forma parte de un grupo de tres estrellas, la mayor de las cuales es Alfa del Centauro A. Alfa del Centauro A es casi exactamente del tamaño de nuestro Sol, y a su distancia de 1,35 pársecs (1/150 la de Betelgeuse) su diámetro aparente sería sólo de 0,0035 segundos de arco, menos de un quinto del de Betelgeuse. Aunque Alfa del Centauro A esté tan cerca, su diminuto tamaño no le permite mostrarse tan grande como la distante y gigante Betelgeuse.

Sirio es más grande que Alfa del Centauro A, pero se halla aún más lejos y su tamaño aparente es de sólo unos 0,0032 segundos de arco. Arturo tiene un diámetro de 32.000.000 de kilómetros (23 veces el del Sol), pero se encuentra a 11 pársecs de distancia y su diámetro aparente es de 0,0095 segundos de arco, mientras que Aldebarán posee un diámetro de 50.000.000 de kilómetros (36 veces el del Sol), pero está a una distancia de 16 pársecs, por lo que su diámetro aparente es de 0,011, exactamente la mitad que el de Betelgeuse.

Por lo tanto, no existe ninguna estrella lo suficientemente grande o lo suficientemente cercana (o ambas cosas) para rivalizar con Betelgeuse. La que se acerca más es otra gigante roja, Antares, en la constelación del Escorpión. Se encuentra a una distancia de 130 pársecs, es decir, más cercana que Betelgeuse, pero aun así es levemente más apagada que Betelgeuse, a pesar de la ventaja de estar más cerca, y por lo tanto debe ser apreciablemente más pequeña.

En realidad, Antares, a la distancia que está, tendría un diámetro aparente de 0,002 segundos de arco, lo que es igual al valor medio de Betelgeuse, pero Antares no late de manera apreciable. Por tanto, es más pequeña en tamaño aparente que Betelgeuse en su máximo.

En resumen, de todas las estrellas, Betelgeuse es la segunda, después del Sol, en tamaño aparente.

Betelgeuse tiene una temperatura superficial de 3.200º K, en comparación con la temperatura superficial de nuestro Sol de 5.700º K. Betelgeuse se encuentra al rojo vivo, mientras que nuestro Sol está al rojo blanco.

Si la temperatura superficial del Sol descendiese de repente a 3.200º K, aparte del hecho de que su luz enrojecería, ofrecería una iluminación total de una intensidad de sólo 1/43 de la actual.

Sin embargo Betelgeuse tiene una superficie 185.000 veces mayor que la del Sol, y aunque cada porción del tamaño del Sol da sólo 1/43 de la iluminación de nuestro Sol, la estrella entera resplandece con una luz 4.300 veces mayor que la del Sol.

Los astrónomos emplean el término «magnitud absoluta» para representar el brillo que una estrella mostraría si se encontrase a 10 pársecs de la Tierra. Si pudiésemos ver nuestro Sol desde una distancia de 10 pársecs, tendría una magnitud absoluta de 4,7, con lo que sería más bien apagada y una estrella nada espectacular.

Por otra parte si, Betelgeuse avanzase hacia nosotros hasta una distancia de 10 pársecs, resplandecería con una magnitud absoluta de -5,9. Brillaría, rojiza, con un brillo 4 1/3 veces el de Venus en su máxima brillantez.

Tendría entonces un diámetro aparente de 0,4 segundos de arco, lo que sería enorme para una estrella (aparte de nuestro Sol), pero seguiría pareciendo meramente un punto de luz. A fin de cuentas, el planeta Júpiter tiene un diámetro aparente de 50 segundos de arco, y aún así parece un simple punto luminoso si se mira sin ayuda de instrumentos.

A pesar del enorme tamaño y brillo de Betelgeuse, en cierto modo no es por completo el gigante que parece. ¿Qué pasa, por ejemplo, con su masa, la cantidad de materia que contiene?

Sin duda tiene más masa que el Sol, pero no enormemente más. En realidad, se estima que tiene 16 veces más masa que el Sol.
Sólo
16 veces.

Esta masa de 16 Soles se extiende en un volumen que es, como promedio, 80.000.000 de veces el del Sol. La densidad media de Betelgeuse, por tanto, debe ser 16/80.000.000 o 1/5.000.000 la del Sol.

Esto es mucho menos de lo que cabía esperar, puesto que representa más o menos 1/4.500 de la densidad del aire que estamos respirando. Cuando Betelgeuse se encuentra en su máxima expansión, la cantidad de materia que contiene se extiende en un volumen aún más grande, y su densidad media es entonces de 1/7.000 la del aire.

Si pudiésemos absorber en un contenedor todo el aire menos el 1/4.500
,
estaría justificado que hablásemos del resultado como un vacío. No sería un vacío absoluto, ni siquiera uno muy fuerte, pero sería suficiente vacío en el sentido práctico cotidiano de esa palabra. Sería bastante natural, pues considerar a Betelgeuse (o a cualquier gigante rojo) como una especie de vacío al rojo vivo.

De todos modos, Betelgeuse (o cualquier estrella) no es densa de modo regular en toda su masa. Una estrella es menos densa en su superficie, y esa densidad aumenta, con mayor o menor regularidad, a medida que se penetra debajo de esa superficie, y posee, naturalmente, la mayor densidad en el centro. La temperatura también llega al máximo en el centro.

Una estrella comienza como una bola de hidrógeno, principalmente, y es en el centro donde la temperatura y la densidad son mayores, donde los núcleos se aplastan mutuamente con suficiente fuerza para fundirse. Así pues, es en el Centro donde el hidrógeno se fusiona en helio y se produce energía. El helio se acumula formando un núcleo de helio que crece de modo regular a medida que prosigue la fusión.

La fusión del hidrógeno sigue teniendo lugar fuera del núcleo de helio, donde el hidrógeno se encuentra a su mayor temperatura y densidad; y el núcleo de helio, a medida que crece, se hace más caliente y más denso. Finalmente, después de millones o incluso miles de millones de años, la temperatura y densidad en el núcleo de helio se hacen lo suficientemente grandes para forzar incluso a los núcleos de helio estables a fusionarse en núcleos de carbono y de oxígeno. (Los núcleos de carbono se componen de tres núcleos de helio, y los núcleos de oxígeno de cuatro.)

La nueva oleada de calor desarrollada por el inicio de la fusión del helio hace que la estrella (que, durante toda la fusión del hidrógeno, ha permanecido relativamente inalterada en apariencia) se expanda, por lo que su superficie se enfría. En otras palabras, la estrella, que hasta entonces ha sido un objeto relativamente pequeño al rojo blanco, de repente se expande hasta ser un gigante rojo al formarse y crecer en el centro, un nuevo núcleo de carbono y oxígeno.

Esta es pues la situación con Betelgeuse. En su centro se halla un núcleo de carbono-oxígeno que está a una temperatura de 100.000 ºK (en comparación con los 15.000.000 ºK en el centro del Sol). Esto no representa calor suficiente para hacer que el carbono y oxígeno se fusionen en núcleos más complicados.

Este núcleo (como los mejores astrónomos pueden decir por cálculos efectuados con ordenador basados en lo que se conoce de la teoría de la reacción nuclear) tiene tal vez dos veces el diámetro de la Tierra y una densidad de unos 50.000 gramos por centímetro cúbico, o más de 2.000 veces la del platino terrestre. Ciertamente, Betelgeuse no es en todo su interior un vacío al rojo vivo.

Tal vez 1/50 de la masa total de Betelgeuse está comprimida en ese pequeño núcleo. Alrededor del núcleo hay una capa de helio, tal vez de diez veces el volumen del núcleo, que alberga otro 1/50 de la masa total. Y en el exterior de la capa de helio se hallan las rarificadas regiones externas que son aún, en gran medida, hidrógeno. El helio continúa fusionándose en la superficie del núcleo de carbono-oxígeno, y el hidrógeno sigue fusionándose en los límites de la capa de helio.

El hidrógeno que se halla en el fondo de las más bien raras regiones exteriores hidrogenosas de Betelgeuse no puede fusionarse a la enorme velocidad con que se hubiese fusionado en el centro. El helio, al fusionarse en condiciones más densas y cálidas, produce mucha menos energía por núcleo. Las dos fusiones juntas apenas producen suficiente calor, por tanto, para mantener a Betelgeuse en su estado de enorme distensión. De vez en cuando existe, aparentemente, un déficit, y la estrella comienza a contraerse. La contracción comprime el hidrógeno y el helio y acelera la fusión, por lo que la estrella se expande de nuevo.

A medida que pasa el tiempo, en el núcleo tienen lugar ulteriores reacciones, produciendo cada una menos energía por núcleo que la anterior, de modo que la situación se hace cada vez peor. Con el tiempo, cuando se forman núcleos de hierro en el centro, ya no hay forma de que tenga lugar aquí, una ulterior fusión productora de energía, y las contracciones periódicas se hacen cada vez más extremas. Finalmente, hay un último fallo y la estrella se derrumba total y permanentemente.

El súbito derrumbamiento comprimirá todo el material fusionable que aún queda, y la mayor parte del mismo desaparecerá al instante para producir una explosión. Cuanto más masa tenga la estrella, más repentino será el derrumbamiento y más catastrófica la explosión.

Una estrella del tamaño del Sol se derrumbará y siseará, lanzando una pequeña porción de su capa más externa al espacio. Esto formará una capa esférica de gas en torno de la estrella derrumbada. Vista desde lejos, la capa parecerá un anillo de humo y el resultado constituye una nebulosa planetaria. La estrella derrumbada en el centro será muy pequeña y densa: una enana blanca.

Una estrella considerablemente más grande que el Sol como Betelgeuse explotará con la suficiente violencia para ser una supernova. Los restos comprimidos se derrumbarán sobrepasando el estadio de enana blanca y se convertirán en una estrella neutrónica o incluso, tal vez, en un agujero negro.

Sin duda, éste es el destino que hay que esperar de Betelgeuse en un futuro comparativamente próximo, pero para los astrónomos, el «futuro próximo» podría significar 100.000 años, así que no pasen las noches en vela para verlo. Existe por lo menos otra estrella que parece que puede ganar en esto a Betelgeuse (véase
«X» representa lo desconocido),
e incluso en ese caso pueden pasar unos cuantos miles de años antes de que explote.

Sin embargo, aun excluyendo una supernova, hay más cosas interesantes que decir de Betelgeuse, lo cual haré en el siguiente capítulo.

Cuando era un poco más joven que ahora, y estaba en la escuela superior júnior, solía leer revistas de ciencia-ficción que podía encontrar en el mostrador de las revistas de la confitería de mi padre.