Estrellas y Borrascas

WEB DE VICENTE AUPÍ / OBSERVATORIO DEL POLO DEL FRÍO DE TORREMOCHA DEL JILOCA

ASTRONOMÍA

En busca de Nemesis

Figuración de la caída del cuerpo celeste que causó la extinción de los dinosaurios hace 65 millones de años. (Imagen: NASA)

Luis Alvarez y su hijo Walter, descubridores de la anomalía del iridio en el Límite KT. (Foto: Lawrence Berkeley Laboratory)

Richard A. Muller, autor de la teoría de Nemesis. (Foto: Universidad de Berkeley)

Cubierta del libro Tyranosaurus Rex y el cráter de la muerte, de Walter Alvarez.

Cubierta del libro sobre Nemesis de Richard A. Muller.

"Sospecho que los científicos del futuro mirarán este episodio y sonreirán, pero no estoy seguro si lo divertido es que algunos de nosotros nos dejáramos embaucar por algunas falsas indicaciones de periodicidad y divagáramos con una historia delirante sobre una estrella compañera imaginaria, o que la mayoría de los científicos no lo tomaran en serio, de manera que la estrella compañera que está ahí afuera, y que cambiaría toda nuestra concepción del Sistema Solar, no se ha encontrado nunca".

Walter Alvarez

 

La astronomía escribe la historia del conocimiento del Universo a golpe de sorpresas. Muchos de sus descubrimientos fueron profetizados décadas antes gracias a la observación y al estudio sistemático de los astros, pero otros han obligado a la ciencia a mantener furiosos debates antes de digerir hallazgos que iban en contra de lo establecido. Ocurrió con Copérnico, Galileo y Kepler cuando derrumbaron el modelo geocéntrico —la Tierra era hasta entonces el centro de todo—; con Edwin Powell Hubble al postular la existencia de un universo en expansión en el que la Vía Láctea, nuestra ciudad estelar, no era la única, sino sólo una más entre una vasta multitud de galaxias pobladas por miles de millones de estrellas, y también con Subrahmanyan Chandrasekhar por sus teorías, ahora aceptadas, sobre el colapso gravitatorio de las estrellas masivas, que actualmente se considera como el camino hacia la formación de los agujeros negros.

Llegado el nuevo milenio, crece el número de científicos convencido de que pronto obtendremos respuesta a esta célebre pregunta: "¿Hay alguien ahí fuera?". Las próximas misiones espaciales y los previsibles hallazgos de las nuevas generaciones de telescopios terrestres y espaciales quizá puedan encontrar en este mismo siglo las pruebas de que no estamos solos. En la última década del siglo XX, el descubrimiento de presumibles planetas extrasolares (que giran alrededor de estrellas exteriores al Sol) creció abrumadoramente; tanto, que antes del cambio de milenio el número ya era mayor fuera del Sistema Solar que dentro de él. Las nuevas técnicas permiten detectar la presencia de planetas o de discos protoplanetarios que el brillo de las estrellas analizadas ocultaba antes, impidiendo a los telescopios la suficiente resolución óptica para revelar algún cuerpo celeste junto a ellas.

Todo esto ha hecho proliferar extraordinariamente el número de proyectos de búsqueda de planetas en otros sistemas solares, de forma que, salvo en lo que concierne a las misiones espaciales a los mundos vecinos de la Tierra, diríase que los astrónomos dan por hecho que todo o casi todo está descubierto ya en nuestro sistema solar, y que difícilmente los telescopios puedan aportar alguna novedad importante. Empero, quedan muchas cuestiones por resolver, en especial en relación con la posible existencia de objetos no descubiertos más allá de Plutón. De forma sucesiva, los descubrimientos de Urano, Neptuno y Plutón vinieron a intentar zanjar el debate histórico acerca del número de planetas existentes, pero los tres hallazgos no hicieron sino presentar a la ciencia nuevos enigmas, de suerte que desde 1930, año en que Clyde Tombaugh descubrió Plutón, seguimos sin saber si la corte planetaria del Sol termina o no en ese diminuto mundo, al que la Unión Astronómica Internacional (IAU) dejó de considerar como planeta en 2006 por su pequeño tamaño y pasó a catalogarlo como planeta enano.

Más allá de Plutón

Además de plantearnos si "hay alguien ahí fuera", la incertidumbre sobre lo que puede haber más allá de Plutón ha suscitado otra pregunta sin respuesta: "¿Hay algo ahí fuera?". Los estudios científicos para aclarar este enigma se han encaminado, por un lado, hacia la búsqueda del denominado planeta X y, por otro, hacia la localización de una posible estrella compañera del Sol que no haya sido encontrada aún a causa de su débil brillo. Así, hay una pléyade de científicos que está dedicando una parte de sus investigaciones a intentar descifrar algunos de los enigmas pendientes del Sistema Solar. Mientras la astronomía "oficial" pasa de puntillas sobre esta cuestión, un grupo encabezado por Richard A. Muller desarrolla desde el observatorio norteamericano de Leuschner un proyecto sistemático de búsqueda de una supuesta estrella compañera del Sol, a la que en la década de los 80 se bautizó con el nombre de Némesis, la diosa griega de la venganza.

No existe ninguna prueba de su existencia. En realidad, Némesis es una respuesta —naturalmente, no la única— a otro dilema científico, que se sintetiza en el siguiente interrogante: ¿qué clase de proceso cósmico es capaz de causar en la Tierra extinciones masivas con una periodicidad concreta de 26 a 32 millones de años? Una de las contestaciones plausibles a este misterio es que el Sistema Solar tenga otra estrella además del Sol, aunque de tamaño y brillo mucho menores, con un periodo orbital de millones de años y todavía no observada. Una estrella oscura diminuta, pero con la suficiente masa para alterar las nubes cometarias existentes más allá de la órbita de Plutón y producir, a intervalos de 26 a 32 millones de años, un incremento de la afluencia de cometas hacia el sistema solar interno, aumentando a su vez la probabilidad de que alguno de ellos choque con la Tierra, con consecuencias devastadoras para la vida sobre el planeta.

Si enunciamos el asunto de una forma simple, concibiendo Némesis como mera hipótesis en el contexto de las teorías actuales sobre el Sistema Solar, no es extraño que la mayoría de los astrónomos se muestre extraordinariamente escéptica. Sin embargo, si juzgamos el proceso cronológico de los hallazgos geológicos relacionados con las extinciones masivas, resulta difícil esquivar la avalancha de preguntas que inmediatamente se suscitan sobre su origen y que, se quiera o no, conducen a sospechar que hay algún fenómeno cósmico periódico que marca la evolución de la vida sobre la Tierra. Es importante distinguir ambos planteamientos: el principio de la teoría no surge porque alguien postule de antemano que el Sol tiene una estrella compañera, y de ahí cabría deducir los episodios periódicos de extinciones, sino que son éstos los que se han descubierto y conducen a sospechar la existencia de Némesis.

Hasta finales de los años 70 se mantuvo la creencia generalizada de que los volcanes, en épocas de muy intensa actividad y violentísimas erupciones, fueron el factor principal de extinciones aleatorias a lo largo de la historia. Pero en 1979, las investigaciones realizadas por el geólogo Walter Alvarez dieron un vuelco a los conocimientos sobre la extinción que se produjo hace 65 millones de años, al descubrir la presencia anormal de iridio en los sedimentos de la corteza terrestre que separan el paso del periodo Cretácico al Terciario. Él y su padre, el físico y premio Nobel (1968) Luis Walter Alvarez, de ascendencia española, hallaron pruebas contundentes de que había un exceso de iridio en lo que los geólogos denominan el límite KT, el umbral que separa los periodos Cretácico y Terciario, y que coincidía con la desaparición masiva de vida que se produjo en nuestro planeta. Surgió rápidamente la tesis de un origen extreterrestre de ese exceso de iridio, lo que a su vez condujo a las primeras teorías sólidas sobre el impacto de un cuerpo celeste ocurrido hace 65 millones de años. El choque de un cometa o un asteroide de unos 10 kilómetros de diámetro pudo ser suficiente para extinguir a una gran parte de las especies, como prueban los estudios actuales sobre sus consecuencias. Aunque su tamaño únicamente provocaría inicialmente una catástrofe local en el lugar de la colisión, las consecuencias subsiguientes sobre la atmósfera debieron hacer de la superficie terrestre un infierno. Tras un calentamiento brutal como consecuencia del choque, el polvo y las partículas en suspensión levantadas por la violenta colisión produjeron un paulatino enfriamiento al ocultar la radiación solar. El aire se convirtió durante un largo periodo en un manto negro letal para la mayoría de los seres vivos, que no pudieron superar el trance. La extinción de los dinosaurios sólo fue una más entre las de miles de especies que desaparecieron de la Tierra, ya que muchos investigadores coinciden en que debieron perecer prácticamente todas las que tenían un peso superior a los 25 kilogramos, al no poder adaptarse a las durísimas condiciones ambientales.

Extinciones periódicas

El impacto explicaría, pues, la extinción ocurrida en el límite KT, pero nada más, puesto que el choque de asteroides o cometas con la Tierra —o con cualquier otro planeta; recuérdese la caída del Shoemaker-Levy sobre Júpiter en julio de 1994— es algo que, aparentemente, ocurre de forma impredecible en el tiempo. El desafío científico llegó de la mano de los paleontólogos David Raup y Jack Sepkoski, quienes tras estudiar el registro fósil llegaron a la conclusión de que la Tierra es escenario de extinciones masivas cada 26 millones de años aproximadamente, lo que introdujo una sorprendente perspectiva de difícil explicación. ¿Qué extraordinario episodio periódico de la naturaleza podía provocar algo semejante, como si se tratara de un reloj cósmico de enormes proporciones?

Raup y Sepkoski enviaron sus conclusiones a Walter Alvarez y a su padre, que inicialmente se mostraron muy escépticos con los resultados de una investigación difícilmente asumible. Y en este punto apareció el fantasma de Némesis: Raup-Sepkoski y los Alvarez trasladaron la cuestión al astrónomo Richard A. Muller, que la estudió junto a Piet Hut y Marc Davis. Nació la hipótesis de que el Sol podía tener una estrella compañera, no conocida, cuyas perturbaciones gravitatorias originaban un flujo anormal de cometas hacia la Tierra a intervalos de 26-32 millones de años. La existencia de un sol oscuro en la región más remota del Sistema Solar era una teoría audaz, pero aportaba una de las mejores respuestas a las reveladoras evidencias sobre la periodicidad de las extinciones.

La "pistola humeante"

Los acontecimientos científicos protagonizados en conjunto por el tándem Raup-Sepkoski, Luis y Walter Alvarez, y el grupo de astrónomos encabezado por Richard A. Muller conforman uno de los trabajos detectivescos más apasionantes en la historia de las investigaciones de final de siglo. Aunque sus teorías hayan sido objeto de numerosas réplicas y el equipo de Muller no haya podido demostrar que Némesis existe, la cadena de descubrimientos relativos al impacto meteórico ocurrido en el límite KT y a la sucesión de extinciones periódicas recibieron un importante espaldarazo gracias a un espectacular hallazgo: el cráter de Chicxulub.

Cuando Walter Alvarez y su padre propusieron su teoría del impacto de un cometa o un asteroide como causa de la extinción ocurrida hace 65 millones de años, la principal crítica que recibieron fue la ausencia del cráter demostrativo de la colisión. El propio Walter Alvarez y sus colaboradores emprendieron su búsqueda, que se vio recompensada a principios de los 90, cuando se logró identificar un enorme cráter de impacto en la península de Yucatán, donde estaba enterrado varios kilómetros por debajo de la superficie. Los trabajos de campo realizados por los geólogos corroboraron numerosos datos del cráter que lo relacionaban con el impacto del límite KT, hace 65 millones de años. Posteriormente, la NASA ha obtenido imágenes del cráter que atestiguan que el orificio central tiene un diámetro próximo a los 200 kilómetros. Tanto Alvarez y su equipo como los demás geólogos que actualmente comparten sus teorías, denominan al cráter de Chicxulub la "pistola humeante", algo así como el vestigio incontestable de una colisión que, además de provocar una gigantesca extinción sobre la Tierra, ha servido 65 millones de años después para imprimir un cambio de rumbo en los conocimientos científicos sobre la materia.

Cuando se halló la "pistola humeante", Richard A. Muller ya había emprendido su infatigable búsqueda de Némesis. Antes de que Walter Alvarez plasmara la narración de sus descubrimientos en su famoso libro Tyranosaurus rex y el cráter de la muerte, Muller escribió Némesis, la estrella de la muerte, pero lo más importante es su proyecto de búsqueda sistemática de la supuesta compañera del Sol. Se eligieron unas 3 000 estrellas candidatas, en su mayor parte enanas rojas. Aun en el supuesto de que Némesis exista, encontrarla es una de las tareas más arduas emprendida por un grupo de astrónomos. Pese a que los catálogos celestes actuales tienen clasificadas la mayoría de las estrellas, la principal dificultad es estudiar cada una de ellas para averiguar la distancia a la que se hallan, su tamaño y otras características que permitiesen confirmar, en su caso, que se trata de la segunda estrella de nuestro sistema solar.

Estrellas binarias

La posibilidad de que el Sol sea realmente una estrella binaria no es, en sí, descabellada. Cualquiera que eche un vistazo al cielo nocturno a través del telescopio podrá observar que los sistemas estelares dobles, triples y cuádruples se cuentan a miles en la Vía Láctea, y lo propio debe ocurrir en lasdemás galaxias. Son binarias o múltiples la mayoría de las estrellas famosas, como Sirius, Alfa Centauri, Rigel, Polaris, Deneb, Capella y Mizar. Si se analizan los catálogos estelares podrá comprobarse que son aplastante mayoría los sistemas múltiples, esto es, los sistemas solares formados no por una estrella única, sino por dos o más unidas en torno a un centro de gravedad común.

Para nosotros, el sistema múltiple más cercano es el de Alfa Centauri. Lo integran tres estrellas: Alfa Centauri A (también llamada Rigil Kentaurus), Alfa Centauri B y Próxima Centauri. La primera de ellas es prácticamente idéntica en casi todo al Sol, ya que su tamaño es muy similar, así como su clase espectral, temperatura y color. Aunque genéricamente se sitúa el sistema de Alfa Centauri a una distancia de 4,3 años luz del Sol, de las tres estrellas del grupo, Próxima Centauri es la más cercana, ya que se estima en 4,2 años luz la distancia que nos separa de ella. Se trata de una enana roja cuyo brillo es 20.000 veces inferior al del Sol y al de Alfa Centauri A.

Para entender adecuadamente cómo es un sistema estelar múltiple resulta muy adecuada la comparación del caso de Alfa Centauri con el nuestro. Las dos componentes principales de aquél, Alfa Centauri A (Rigil Kentaurus) y Alfa Centauri B están separadas entre sí alrededor de 3.500 millones de kilómetros, lo que significa que están más cercanas entre sí que Neptuno del Sol. Si colocaramos Alfa Centauri A en el sitio del Sol, Alfa Centauri B estaría entre las órbitas de Urano y Neptuno, y desde la Tierra la observaríamos como una diminuta bola de luz brillante, aunque no nos calentaría a causa de su lejanía. En estas condiciones, aunque habría una estrella principal —Alfa Centauri A en el sitio del Sol—, la observación de Alfa Centauri B nos habría permitido saber que era un segundo sol de nuestro mismo sistema.

En cambio, Próxima Centauri (Alfa Centauri C) orbita alrededor de Alfa Centauri A a unos 1.600 billones de kilómetros de distancia, o lo que es lo mismo, a unas 250 veces la distancia que separa Plutón del Sol. Próxima es una enana roja de brillo débil que está a 0,1 años luz de las otras dos componentes del triple sistema de Alfa Centauri, y no es más que un ejemplo de la enorme muchedumbre de estrellas múltiples que cada noche están al alcance de los telescopios. Como ilustran el sistema de Alfa Centauri y las demás estrellas mencionadas, la Vía Láctea está llena de sistemas estelares múltiples.

Que el Sol tuviera una compañera no sería algo extraño; más bien, lo raro es que no la tenga, o que si la tiene, no se haya podido descubrir todavía. Y también entra dentro de lo posible que ese otro sol oscuro no conocido exista y no tenga relación alguna con las extinciones periódicas que se producen cada 26-32 millones de años. En 1999, el físico Daniel Whitmire, de la Universidad de Louisiana (Estados Unidos), publicó en la revista científica internacional Icarus un interesante trabajo en el que propone la presencia de una objeto perturbador en los confines del Sistema Solar. Se trataría de una enana marrón, un tipo de objeto celeste descubierto muy recientemente, que puede considerarse un sol frustrado, un cuerpo celeste a mitad de camino entre un planeta y una estrella, que no alcanzó la suficiente energía para arder en forma de estrella. Según el artículo de Whitmire, esta enana marrón se hallaría a unas 30.000 unidades astronómicas (UA) —una unidad astronómica equivale a 150 millones de kilómetros, la distancia media entre la Tierra y el Sol—, o lo que es lo mismo, a unos 4,5 billones de kilómetros, y su masa sería tres veces mayor que la de Júpiter, el planeta más grande del Sistema Solar.

En los años 80, Whitmire ya aportó ideas al modelo de Némesis y a su posible relación con las extinciones masivas en la Tierra, pero su trabajo sobre la posible existencia de una enana marrón más allá de Plutón está referido a un objeto diferente, aunque las dos teorías no se excluyen entre sí, por lo que el modelo considera compatible la existencia de las dos. Sin embargo, Whitmire no relaciona la enana marrón de su teoría con las extinciones masivas, ya que para explicar éstas existen otras hipótesis de naturaleza cósmica que no necesariamente requieren la existencia de un astro perturbador. Sin duda, de las teorías cósmicas alternativas para explicar la periodicidad de las extinciones, la de mayor peso es la relacionada con los efectos gravitatorios sobre el Sistema Solar que produce la rotación de la Vía Láctea, nuestra galaxia. El Sol y su corte de planetas se hallan en uno de los brazos galácticos, a unos 30.000 años luz aproximadamente del centro de la Vía Láctea, una espiral de unos 100.000 años luz de extremo a extremo, que aglutina a unos 150 000 millones de estrellas. La galaxia, como hacen las demás, gira sobre sí misma, aunque los brazos exteriores e interiores lo hacen a velocidades diferentes, que son más lentas cuanto más lejanos están al centro. En la región que habita el Sistema Solar, se estima que el periodo de rotación es de unos 225 millones de años, pero en ese tiempo, el Sol y su familia de planetas —con sus lunas—, asteroides y cometas cruzan diferentes zonas del espacio y se alejan o acercan al plano galáctico, lo que produce alteraciones gravitatorias significativas. Estas alteraciones serían suficientes para perturbar la Nube de Oort, un gigantesco conglomerado en el cual se cree que están la mayor parte de los cometas del Sistema Solar. Debe su nombre al astrónomo Jan Hendrik Oort, quien en 1950 propuso la existencia de un gran halo cometario que se extendería hasta unas 100.000 unidades astronómicas, muy alejado de la parte interior del Sistema Solar en la que se hallan el Sol y los planetas. A esta nube pertenecerían los millones de cometas que forman los despojos del Sistema Solar, es decir, los fragmentos de la nebulosa primigenia de la que nacieron el Sol y todos los planetas y sus satélites.

Es especialmente llamativo que la teoría de Némesis y la de los efectos sobre el Sistema Solar derivados de la rotación de la Vía Láctea se fundamentan en las perturbaciones sobre la Nube de Oort. En el caso de Némesis, la supuesta influencia de la estrella oscura compañera del Sol favorecería una mayor afluencia de cometas desde la Nube de Oort hacia el Sistema Solar interior y la Tierra, con la conocida periodicidad de 26-32 millones de años. La otra teoría se basa también en perturbaciones en la Nube de Oort, con las mismas consecuencias, pero debidas al influjo gravitatorio que se produce en el Sistema Solar cuando éste cruza el plano de la galaxia.

Los estudios futuros sobre Némesis se centrarán, previsiblemente, en observaciones en el espectro no visible, en la zona del infrarrojo. Richard A. Muller y su equipo han decidido, asimismo, extender la búsqueda a estrellas candidatas que sólo son visibles desde el hemisferio sur, aunque el reto figura entre los más ambiciosos de un proyecto astronómico. Quizá la misteriosa estrella oscura no exista o no se encuentre nunca, pero el mejor argumento a favor de la teoría de Némesis es que constituye una de las respuestas más sólidas para explicar el enigma de las extinciones periódicas sobre la Tierra. Aunque su existencia sea dudosa, pocas o ninguna de las respuestas alternativas ofrece un argumento mejor.

© Vicente Aupí. Artículo adaptado del libro del autor Los enigmas del Cosmos.

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