Jamás podré olvidar la primera vez que observé el cielo nocturno desde un lugar alejado de luces artificiales y contaminación. Era 1999, yo y unos quince miembros de la Sociedad Astronómica Guadalajara acampamos en un terreno cerca del pueblo de Tapalpa en Jalisco. Mientras todo oscurecía, los aficionados terminaban de armar y montar sus telescopios, binoculares y cámaras fotográficas. Poco a poco mis ojos se acostumbraban a la falta de luz; una vez que el cielo estaba totalmente negro, las fogatas y las lámparas quedaban prohibidas. Sólo en la completa oscuridad es posible observar el cosmos como realmente es.
Comencé a reconocer el cielo como sugieren los expertos: primero ubicas el norte, luego la Estrella Polar, después otras que la circundan, extiendes el recorrido siguiendo y localizando las estrellas más brillantes. Finalmente -al principio con ayuda de un planisferio-, vas juntando estrellas para formar e imaginar las constelaciones. Es como el juego de unir puntos. Si te pierdes entre tantos astros, lo mejor será regresar a la Polar y comenzar de nuevo. Así pasé por varias constelaciones: Lira, Cisne, Águila, Delfín, Escorpión y Sagitario. Todas ellas se distinguían por una cosa: se ubican en una franja que atraviesa el cielo de lado a lado y donde hay una mucho mayor concentración de estrellas. Se comprende al instante el mito griego del “camino de leche”: es nuestra galaxia. De pronto, comencé a notar algo extraño. Sobre la Vía Láctea había pequeñas regiones oscuras carentes de astros. ¿Había algo ahí? Al fijar la vista pude confirmarlo: el camino blanquecino repleto de estrellas parecía tener hoyos.
Hoyos en el cielo
En enero de 1942, un boletín de la Sociedad Astronómica de Sudáfrica, tuvo entre sus comunicados un pequeño artículo firmado por H.E. Houghton donde escribió sobre una carta mandada por Caroline Herschel a su sobrino John Herschel, mientras este se dirigía desde Reino Unido al país africano, a finales de 1832. Caroline y John eran miembros de una de las familias más influyentes en la historia de la astronomía: los Herschel. John fue hijo de William Herschel quien vivió de 1738 a 1822 y entre sus habilidades estaba la música (escribió 24 sinfonías y muchas piezas musicales), la instrumentación astronómica y las matemáticas. Su fama se disparó cuando en 1781 descubrió el planeta Urano, además de sus dos lunas mayores, Titania y Oberón. Fue el primero en experimentar y descubrir la radiación infrarroja. Además compiló un gran número de catálogos astronómicos de estrellas dobles, objetos nebulosos y cúmulos de estrellas -estos últimos, racimos formados por varias decenas de estrellas. Su hermana Caroline (tía de John) colaboró intensamente realizando observaciones y registrándolas.
En la carta referida por Houghton, Caroline pedía a John que pusiera especial atención en una zona del cielo sobre la constelación de Escorpión -justo en el corazón de la Vía Láctea-, que William había observado e investigado durante años por su peculiaridad: esa región parecía no tener estrella alguna. Una vez en Ciudad del Cabo, John respondió a su tía que “la región de Escorpión estaba llena de estrellas y hermosos cúmulos”. Caroline Herschel al no sentirse satisfecha, respondió a John para aclarar su duda e hizo referencia a lo que William Herschel una vez exclamó mientras observaba por su telescopio, “Hier ist wahrhaftig ein Loch im Himmel”, “Realmente aquí hay un hoyo en el cielo”. A pesar de buscar intensamente, todo parece indicar que John no logró desentrañar la misteriosa región que llamó la atención de su padre.
A principios del siglo pasado y con el uso de la fotografía en el trabajo astronómico, fue posible encontrar no una, sino decenas de regiones oscuras, ubicadas preferentemente a todo lo largo de la Vía Láctea. El misterio de los Herschel parecía solucionado: aquellos “hoyos en el cielo” eran en realidad enormes nubes de gas y polvo. Hoy sabemos que dentro de muchas de estas nubes oscuras se forman estrellas como el Sol, justamente a partir de ese gas. Y no solo eso, donde no se observan nubes oscuras, prácticamente en cualquier dirección de nuestra galaxia, hay material interestelar. El espacio, en realidad, no está vacío.
Detectar lo invisible
Una de las primeras evidencias de que algún tipo de material se encontraba en el espacio entre las estrellas fue dada en 1930 por el astrónomo Robert Trumpler, quien de una manera más o menos indirecta confirmó su existencia, usando el telescopio Link de 91 centímetros, ubicado en Monte Hamilton, California.
Trumpler estudiaba las propiedades que tienen los cúmulos de estrellas: sus tamaños, la cantidad de luz que emiten y el número y tipo de estrellas que los componen. Para esto, consideró que la concentración de estrellas en los cúmulos era similar para todos, es decir, si estuvieran a la misma distancia tendrían más o menos el mismo brillo y el mismo tamaño. Obviamente, cuanto más lejos, los grupos estelares deberían de observarse más pequeños y menos brillantes. Así, asegurándose de conocer la distancia a uno, bastaba medir el tamaño aparente y la luminosidad, para calcular la distancia de todos los demás.
Si los métodos fueran correctos, Trumpler esperaba que, para cada cúmulo, la distancia medida fuera similar independientemente de si era calculada a partir del tamaño o su luz. Sin embargo, encontró que la distancia estimada midiendo la luz se iba haciendo más grande. Es decir, el brillo del cúmulo en su conjunto iba disminuyendo demasiado rápido con la distancia. Era como si la luz de una fogata se apagara al ir retrocediendo sólo unos metros. Por otro lado, lo anterior también podría indicar que a mayor distancia, los objetos eran más grandes en todas direcciones. Esto colocaba al Sol en una posición privilegiada con respecto a las otras estrellas. La idea remite inmediatamente a las creencias antiguas de que somos el centro del cosmos y fue rechazada.
Además, Trumpler notó que cuanto más lejos estaban las estrellas, parecían volverse más rojizas. Este efecto de color también sucede en la Tierra: los amaneceres y atardeceres rojos son producidos cuando la luz del Sol atraviesa capas de atmósfera conteniendo grandes cantidades de polvo. Un fenómeno llamado dispersión de la luz. ¿Qué conclusión se podía proponer para explicar todas estas observaciones? El espacio entre las estrellas debe estar lleno de partículas microscópicas que obstruyen y dispersan la luz de los objetos celestes. Trumpler comprobó que el medio interestelar no está vacío.
Recientemente…
Con la llegada de nuevos instrumentos fue posible detectar directamente el polvo y estudiar sus propiedades. Por ejemplo, telescopios espaciales y en tierra han podido determinar que los granos de polvo están formados principalmente de silicio, carbono y algunas trazas de metales. Con telescopios infrarrojos -que sin ningún problema pueden ver a través de las nubes oscuras- se han detectando los puntos precisos donde se forman las estrellas. Además, el polvo interestelar ha sido de gran interés para otras áreas como la química y la biología, formando grupos de investigación interdisciplinarios. Por ejemplo, sobre los granos de polvo se forman pequeñas cubiertas de hielos donde se crean y transforman químicamente moléculas orgánicas. Mientras se forma un sistema planetario en una estrella lejana, estos granos helados se unen, formando rocas más grandes. Las rocas se aglomeran en objetos más grandes que después caen sobre los recién formados planetas, llevando a su superficie sustancias como agua, metano, cianuros, dióxido de carbono y azufre, entre muchos otros. La astroquímica y la astrobiológía se encargan de estudiar y explorar estos procesos.
Me entusiasma pensar que los hoyos en el cielo que vio William Herschel pueden observarse por cualquiera de nosotros. Esas regiones sobre la Vía Láctea son laboratorios cósmicos de gases, hielos, polvo, moléculas y átomos. Muchos secretos, como los orígenes del agua y la vida en la Tierra, probablemente se encuentran en el interior de esas nubes oscuras.
Twitter: @naricesdetycho
