Por el Dr. Elio M Rivera
Cuando miramos una estrella durante la noche, solamente vemos un pequeño punto de luz. Está tan lejos que no podemos tocarla, recoger una muestra ni llevar un pedacito de ella a un laboratorio para descubrir de qué está hecha.
Entonces aparece una pregunta fascinante: ¿cómo pueden los científicos saber de qué están hechas las estrellas si nunca han viajado hasta ellas?
La respuesta es extraordinaria. Las estrellas mismas nos envían la información.
Y esa información viene escondida en algo que recibimos de ellas continuamente: su luz.
Los principales ingredientes de una estrella
Las estrellas están formadas principalmente por dos elementos: hidrógeno y helio.
Un elemento es un tipo básico de materia. Todo lo que vemos a nuestro alrededor está formado por elementos. Nuestro cuerpo contiene oxígeno, carbono, hidrógeno, calcio, hierro y muchos otros. El agua, por ejemplo, está formada por hidrógeno y oxígeno.
Las estrellas también están hechas de elementos, pero su composición es muy diferente a la de nuestro cuerpo o nuestro planeta. En una estrella como nuestro Sol, la mayor parte de su masa corresponde al hidrógeno. El segundo elemento más abundante es el helio. También existen cantidades mucho menores de otros elementos, como oxígeno, carbono, neón y hierro.
Podemos imaginarlo como una receta gigantesca. Si pudiéramos preparar una estrella parecida al Sol, necesitaríamos muchísimo hidrógeno, bastante helio y cantidades mucho menores de otros elementos.
Pero existe una diferencia importante. Dentro de una estrella hace tanto calor que esa materia no se comporta como los gases que encontramos normalmente en nuestro planeta. Gran parte se encuentra en un estado llamado plasma.
Una estrella está formada de plasma
¿Qué es el plasma?
Probablemente ha aprendido que la materia puede encontrarse como sólido, líquido o gas. Un cubo de hielo es sólido. Cuando se derrite se convierte en agua líquida. Si calentamos suficientemente el agua, parte de ella se transforma en vapor, que es un gas.
Pero existe otro estado de la materia muy importante en las estrellas: el plasma.
Cuando un gas alcanza temperaturas extremadamente elevadas, sus átomos pueden perder electrones. Entonces queda una mezcla de partículas con carga eléctrica. A ese estado de la materia lo llamamos plasma.
No necesitamos comprender todos los detalles para recordar la idea principal: las estrellas están tan calientes que gran parte de su materia se encuentra en forma de plasma.
Nuestro Sol es un buen ejemplo. Cuando lo observamos, no estamos contemplando una enorme pelota de fuego como una fogata. Estamos viendo una gigantesca estrella formada principalmente por hidrógeno y helio, cuya materia se encuentra sometida a temperaturas extraordinarias.
El hidrógeno tiene un trabajo muy importante
El hidrógeno es el elemento más sencillo que conocemos. Un átomo normal de hidrógeno tiene un núcleo con un solo protón y un electrón. Parece algo increíblemente pequeño y sencillo, pero tiene una importancia enorme en las estrellas.
En el centro de nuestro Sol existen temperaturas y presiones enormes. Bajo esas condiciones, los núcleos de hidrógeno participan en una serie de reacciones que finalmente producen helio.
Este proceso se llama fusión nuclear.
Aunque el nombre parece complicado, la idea principal es sencilla. Fusionar significa unir. Durante estas reacciones se libera una enorme cantidad de energía.
Esa energía comienza un largo viaje desde el interior del Sol hasta que finalmente una parte sale al espacio. Una pequeña cantidad llega hasta la Tierra y nos proporciona la luz y el calor que recibimos diariamente.
Así que el hidrógeno no solamente es uno de los principales ingredientes de una estrella. También participa en el proceso que permite que estrellas como nuestro Sol produzcan energía.
Pero las estrellas contienen otros elementos
Aunque el hidrógeno y el helio son los elementos principales del Sol, no son los únicos.
Los científicos han encontrado también oxígeno, carbono, neón, nitrógeno, magnesio, silicio, azufre, hierro y otros elementos. Se encuentran en cantidades mucho menores, pero forman parte de la composición del Sol.
Aquí aparece nuevamente nuestra gran pregunta.
¿Cómo sabemos que esos elementos están allí?
Nadie ha viajado hasta el Sol para recoger una cubeta de material y traerla a la Tierra. Tampoco podemos viajar hasta otras estrellas y tomar muestras.
Sin embargo, podemos descubrir de qué están hechas desde distancias enormes.
El secreto está en la luz.
La luz de las estrella revela sus secretos
La luz funciona como una huella digital
Esta es una de las cosas más sorprendentes que ha descubierto la astronomía.
La luz del Sol puede parecernos blanca. Pero cuando los científicos utilizan instrumentos especiales, pueden separar esa luz en diferentes colores.
Seguramente alguna vez ha visto un arcoíris. Cuando la luz blanca se separa, aparecen diferentes colores. Los científicos pueden hacer algo parecido con la luz que reciben de las estrellas.
Para estudiarla utilizan instrumentos llamados espectroscopios.
Cuando la luz de una estrella se separa y se estudia cuidadosamente, los científicos pueden observar unas líneas especiales. Algunas son oscuras y otras pueden ser brillantes, dependiendo de lo que se esté observando.
Estas líneas son muy importantes porque los diferentes elementos producen patrones característicos.
Podemos imaginarlo como una huella digital.
Sus huellas digitales tienen un patrón que permite distinguirlas de las de otras personas. De manera parecida, los elementos químicos tienen patrones que pueden ser reconocidos al estudiar la luz.
El hidrógeno tiene su patrón.
El helio tiene el suyo.
El sodio tiene otro.
El hierro también.
Los científicos estudian estos patrones en los laboratorios y después los comparan con los que encuentran en la luz procedente de las estrellas. Cuando encuentran coincidencias, pueden descubrir qué elementos están presentes.
Esta manera de estudiar la luz se llama espectroscopia.
Una estrella puede decirnos de qué está hecha sin que viajemos hasta ella
Piense por un momento en lo extraordinario que es esto.
Una estrella puede encontrarse tan lejos que su luz necesite muchos años para llegar hasta nosotros. No podemos viajar hasta ella, tocarla ni traer una muestra.
Pero la estrella envía luz.
Esa luz atraviesa enormes distancias hasta llegar a nuestros telescopios. Los científicos pueden recogerla, separarla y estudiarla.
Y dentro de esa luz encuentran información.
Pueden descubrir que allí existe hidrógeno. Pueden encontrar helio. Pueden identificar otros elementos. Incluso pueden obtener información sobre la temperatura y el movimiento de la estrella.
Es casi como recibir una carta desde un lugar increíblemente lejano.
La estrella no puede hablar con nosotros, pero su luz lleva información acerca de ella.
El helio fue descubierto primero mirando hacia el Sol
La historia del helio contiene un detalle maravilloso.
En 1868, mientras los científicos estudiaban la luz del Sol durante un eclipse, observaron una línea en el espectro que no correspondía a los elementos que conocían.
Aquella señal llevó a pensar que estaban observando un elemento diferente. Más tarde recibió el nombre de helio, una palabra relacionada con Helios, el nombre griego del Sol.
Lo extraordinario es que el helio fue identificado en el espectro del Sol antes de que fuera encontrado en la Tierra.
Piense en eso.
Los seres humanos encontraron evidencia de un elemento estudiando la luz que había viajado desde el Sol, situado aproximadamente a 150 millones de kilómetros de nuestro planeta.
Años después, el helio también fue encontrado en la Tierra.
Es un hermoso ejemplo de cuánto podemos descubrir simplemente observando cuidadosamente la naturaleza.
Conocer la creación nos lleva a mirar al Creador
Hace miles de años, David miró hacia el cielo y escribió:
“Los cielos cuentan la gloria de Dios,
Y el firmamento anuncia la obra de sus manos.”
Salmo 19:1, RVR1960
David podía contemplar la luz de las estrellas, pero no tenía instrumentos para estudiarla. No conocía la espectroscopia. No sabía que las estrellas estaban formadas principalmente por hidrógeno y helio.
Nosotros podemos observar el mismo cielo que observó David, pero ahora podemos hacer algo más.
Podemos estudiar aquella luz.
Podemos separarla en diferentes colores. Podemos encontrar patrones dentro de ella. Podemos comparar esos patrones con los elementos que conocemos en la Tierra y descubrir qué existe en una estrella situada a distancias enormes.
Para Cristopedia, allí es donde la ciencia se convierte también en una oportunidad para maravillarnos.
Dios nos dio ojos capaces de mirar el cielo, pero también una mente capaz de preguntar, investigar y aprender.
¿Qué son aquellas luces?
¿De qué están hechas?
¿Por qué brillan?
¿Cómo podemos conocer algo que está tan lejos?
Cada pregunta nos lleva a investigar un poco más. Y muchas veces, detrás de una respuesta encontramos otra maravilla que no esperábamos.
El profeta Isaías escribió:
“Levantad en alto vuestros ojos, y mirad quién creó estas cosas.”
Isaías 40:26, RVR1960
Eso es precisamente lo que estamos haciendo.
Levantamos los ojos, observamos, investigamos y aprendemos. Descubrimos que aquel pequeño punto de luz que parecía tan sencillo contiene hidrógeno, helio y otros elementos y que, aun encontrándose a enormes distancias, su luz puede llegar hasta nosotros cargada de información.
La próxima vez que mire una estrella, recuerde que no está viendo solamente un punto de luz.
Está contemplando una enorme obra de la creación.
Y mientras más aprendemos acerca de ella, más razones tenemos para levantar los ojos y maravillarnos ante su Creador.
Referencias científicas
- NASA Science. Stars. Información sobre la composición y las características fundamentales de las estrellas.
NASA Science: Stars - NASA Science. Sun Facts. Información sobre la composición y las características del Sol.
NASA Science: Sun Facts - OpenStax Astronomy. Spectroscopy in Astronomy. Explicación sencilla de cómo los astrónomos estudian la composición de las estrellas mediante su luz.
OpenStax Astronomy: Spectroscopy in Astronomy - Royal Society of Chemistry. Helium. Historia del descubrimiento del helio y su identificación inicial mediante el espectro del Sol.
Royal Society of Chemistry: Helium
Referencias bíblicas
Salmo 19:1; Isaías 40:26.
Libro recomendado:
Escuche música con propósito
