José Cernicharo Doctor en Ciencias Físicas, dirige un equipo de investigación pionero en el estudio de la Astrofísica Molecular

"El Sol está en la mitad de su vida, en plena adolescencia"

"Cuando se muera producirá muchos granitos de polvo para formar nuevas estrellas"

05.02.2017 | 10:53
José Cernicharo, en su despacho de la Complutense.

El Sol, con una edad aproximada de 4.500 millones de años, está en plena adolescencia, revela José Cernicharo, doctor en Ciencias Físicas y director de un equipo de investigación centrado en la Astrofísica Molecular que está revolucionando el estudio de la evolución de las nubes interestelares donde continuamente se forman las estrellas. Entregado a desentrañar los misterios del universo, Cernicharo se vuelca en el proyecto Nanocosmos, financiado por la Comisión Europea con 15 millones de euros, para reproducir en un laboratorio de Madrid los procesos químicos que se dan en el espacio. No va a crear una estrella pero sí su atmósfera en una especie de horno llamado Stardust donde se "cocinará" una gigante roja para simular lo que pasa en el firmamento. En una segunda máquina, el equipo de Cernicharo replicará el papel del gas existente en torno a la estrella y en Toulouse desharán y analizarán la estructura molecular de los granos de polvo fabricados por Stardust. Todo un reto para explicar cómo nacen los planetas en las nubes interestelares, tras haber detectado el treinta por ciento de las moléculas que hay en el espacio.

-¿Dónde se forman las estrellas y los planetas?

-Entre las estrellas hay grandes nubes de polvo y de gas, nubes interestelares, donde continuamente se están formando nuevas estrellas.

-¿Cómo surgen las nubes interestelares?

-Estas nubes tienen periodos de evolución de varios millones de años y empiezan siendo materia muy difusa que debido al colapso gravitatorio y otros procesos físicos van aumentando su densidad hasta que se forma una estrella. Los planetas surgen alrededor de las estrellas y éstas se generan a partir de un disco de acreción que da lugar a la propia estrella y después, a la formación de planetas.

-¿Qué hay en ese disco?

-En ese disco suele haber una gran cantidad de partículas de polvo y de gas. Esas partículas de polvo colisionan entre ellas y empiezan a crecer hasta formar pequeños objetos como micrometeoritos. Los planetas rocosos se forman a partir de los granos de polvo que hay en el disco. Los planetas gigantes como Júpiter, a partir del gas.

-¿Surgen de estrellas moribundas?

-Los granos de polvo que están en las nubes interestelares surgen de las estrellas moribundas. Las estrellas nacen en las nubes y en función de su masa vivirán cierto tiempo. En las últimas etapas de su vida devuelven al medio interestelar una parte importante de su masa en forma de gas y de granos de polvo.

-¿Cuál es el tiempo medio de vida de una estrella?

-Si es de tipo solar, como el Sol, puede llegar a vivir unos 9.000 millones de años, pero si es una estrella muy masiva, muy brillante, va a vivir solo unos millones de años y no le dará tiempo a producir a su alrededor una química suficientemente rica para provocar lo que entendemos por vida.

-¿Cuántos años tiene el Sol?

-El Sol está en la mitad de su vida, en plena adolescencia, y terminará muriendo como una gigante roja.

-¿Cómo será su muerte?

-Producirá una gran cantidad de granitos de polvo que serán eyectados al medio interestelar y que van a formar parte de nuevas nubes moleculares donde se formarán nuevas estrellas.

-Y entonces la vida en la Tierra se acabará también.

-Sí, esa es nuestra fecha de caducidad.

-El número de planetas existentes es incalculable, ¿verdad?

-Ya hemos visto una gran cantidad de planetas en torno a estrellas cercanas. Muchos de ellos son planetas rocosos y algunos de ellos podrían tener propiedades similares a las de la Tierra. La mayor parte de las estrellas tienen sistemas planetarios alrededor. Si hay cerca de 100.000 millones de estrellas en nuestra Galaxia y cada estrella tiene varios planetas, imagínese el número de planetas que puede haber.

-Y parece que hay agua en algunos de ellos.

-Ya sabemos que hay agua en algunos de ellos pero estamos aún en los albores del estudio de las atmósferas de los exoplanetas, de esos planetas que está fuera del sistema solar.

-¿Puede ser más concreto sobre la posibilidad de que haya vida en esos planetas que tienen agua?

-El único sistema en el que hemos encontrado vida hasta el momento es en la Tierra y se han hecho multitud de búsquedas de vida en nuestro sistema solar. Lo que sí podemos decir es que la química que rige la evolución de estas nubes moleculares donde se forman estrellas es la misma en todas las direcciones a las que miramos con nuestros instrumentos. Desde el punto de vista químico es muy probable que en todos los lugares haya procesos muy similares a los que se dieron para que se formasen el Sol y sus planetas.

-Hábleme del interés que tiene para ustedes el estudio del gas que se encuentra entre las estrellas?

-Ese gas es el que forma las nubes moleculares y a través de su observación podemos determinar las condiciones físicas de esas nubes y su estado evolutivo, saber cuál es la probabilidad de que forme estrellas y cuántas se están formando en cada momento.

-¿Para qué sirven los radiotelescopios?

-Con los radiotelescopios somos capaces de ver la emisión producida por la rotación de las moléculas que hay en esas nubes y así determinamos la temperatura, la densidad y la estructura en velocidades de esa nube. El estudio de las nubes de gas nos permite intentar conocerlos procesos de formación de estrellas y de planetas, un aspecto esencial en el estudio del cosmos.

-¿Cómo evoluciona ese gas?

-Inicialmente es un gas muy difuso y esas nubes difusas por el efecto de la gravedad empiezan a colapsar. Se forman entonces moléculas muy simples: hidrógeno molecular, un poco de monóxido de carbono y un poquito de cianuro. Conforme aumenta su densidad, aumenta también la complejidad química y se forma el metanol, el etanol, el propanol y una gran cantidad de moléculas. Hoy en día hemos detectado unas 200. Mi grupo ha detectado el 30% de las moléculas que hay en el espacio.

-¿Qué interés tiene el estudio de los planetas extrasolares?

-Aprender un poco de nosotros mismos porque lo bueno que tiene la Astrofísica es que estudia los objetos en sus distintas etapas evolutivas. Sabemos cómo es la Tierra ahora pero tenemos poca información de cómo ha ido evolucionando. No tenemos una visión clara de cuándo se formó ni de sus primeros millones de años de existencia. Observando otros planetas podemos ver cómo evolucionan física y químicamente e intuir cómo se formó el nuestro.

-¿Qué aportará a sus investigaciones el telescopio 'ALMA' de Chile?

-ALMA es un telescopio revolucionario desde el punto de vista científico, técnico y logístico. Es el primer proyecto de ámbito mundial para afrontar un desafío tecnológico importante. Una de las limitaciones de la Radioastronomía es que para poder observar con detalle lo que ocurre cuando se están formando los planetas necesitaríamos un radiotelescopio de unos 20 kilómetros de diámetro y eso es imposible de construir.

-¿Cómo lo hacen, entonces?

-Existe una alternativa que pasa por el uso de muchos pequeños radiotelescopios conectados entre sí que reconstruyen el equivalente de un radiotelescopio gigantesco. Eso es ALMA. El gas de estas nubes moleculares está a 260 grados bajo cero y ALMA nos permite estudiarlo con la misma resolución que el Hubble Space Telescope estudia la emisión óptica de las estrellas.

-¿Qué ha supuesto la misión espacial Herschel, de la que usted forma parte?

-He estado en el Herschel desde 1998 como científico de la misión. Herschel era un desafío. El proyecto se llamaba en un principio FIRST y las primeras discusiones científicas sobre el proyecto datan de 1973. Iba a ser un telescopio de unos diez metros. La realidad técnica y las limitaciones presupuestarias se impusieron poco a poco hasta que se construyó un telescopio de tres metros y medio.

-Hábleme por favor de sus logros.

-Lo que ha hecho Herschel es estudiar la emisión tanto del gas como de los granos de polvo en un dominio de longitud de onda, el infrarrojo y el infrarrojo lejano, que no se puede observar desde tierra. Nos da una información perfecta de los granos de polvo para estudiar estas nubes moleculares en un dominio del que sabíamos muy poco.

-¿Qué son los discos protoplanetarios?

-Son estrellas con un disco alrededor que va creciendo pero en el que aún no están formados los planetas. Es un disco de gas y de polvo pero es un disco joven con potencial para formar planetas.

-¿Qué aportó el descubrimiento de moléculas en objetos de alto redshift?

-Cuando se observan los objetos de muy alto redshift vemos objetos que se formaron muy poco después de la gran explosión. En esos momentos, la cantidad de átomos de carbono, nitrógeno y oxígeno que había no estaba definido porque inicialmente, en la gran explosión, solo se forma hidrógeno y helio. Detectar moléculas con carbono, oxígeno y hasta silicio, en objetos de alto redshift nos habla de una química muy interesante justo en las primeras galaxias que se forman e implica la aparición de elementos pesados que permiten formar los granos de polvo porque las moléculas, si no hay granos de polvo, no pueden sobrevivir.

-¿Cuándo ocurrió esa gran explosión?

-Hace unos 12.000 millones de años.

-¿Qué se sabe de las atmósferas de los planetas extrasolares?

-Se sabe muy poco. Se ha encontrado metano, vapor de agua y una serie de moléculas que son las que se esperan encontrar en cualquier objeto con las temperaturas típicas de los exoplanetas. La mayor parte de los planetas tienen las mismas moléculas que hay en Júpiter o en la Tierra.

-¿Cómo avanza su proyecto de traer una estrella a la tierra para estudiarla en sus laboratorios?

-La idea es reproducir en el laboratorio las condiciones físicas que existen en la atmósfera de una estrella. Es un proyecto muy complejo con varios objetivos vinculados a la Astrofísica, a la Física Molecular, a la Química y a la Nanociencia. Construimos simuladores para producir esos granitos de polvo en unas condiciones físicas similares a las que hay en las estrellas.

-¿Es posible reproducir una estrella?

-No. Podemos reproducir en el laboratorio una pequeña célula del gas similar al que hay en la superficie de una estrella para comprender la producción y evolución de los granos de polvo que son los que van a formar planetas.

-Harán entonces polvo de estrellas...

-Ese es el objetivo.

-¿Tienen ya las cámaras de simulación (dos en España y una en Francia) para estudiar los procesos físico-químicos que provocan ese polvo que se encuentra dentro espacio interestelar?

-Sí y vamos a empezar ya los experimentos.

-¿Cómo funcionará la máquina Stardust, donde fabricarán ese polvo de estrellas?

-Recreamos una nube de átomos usando unos sistemas que se llaman magnetrones. Un gas ionizado pasa a gran velocidad por una superficie y va arrancando átomos. Así se forma una nube de átomos y en esa nube, los átomos interaccionan entre ellos, para empezar a formar moléculas cada vez más grandes hasta que se forma una nanopartícula. Tenemos tres nubes de átomos distintas para producir distintos tipos de granos. Ese es el objetivo.

-¿Para qué analizará la segunda máquina española el gas que rodea las estrellas?

-Para comprender cómo se forman los granos de polvo, qué estructura tienen, qué propiedades y cómo interaccionan con el gas. La máquina hace que interaccionen esos granos con otros gases para ver si esos gases se pegan o no. Buscamos los fundamentos de la química que va a dar en cualquier nube interestelar a planetas.

-¿Qué hará la instalación de Toulouse?

-Nosotros creamos esas nanopartículas y en Toulouse con un láser infrarrojo van quitando trocitos a esas nanopartículas para ver justamente qué tipo de moléculas se han ido formando. Analizaremos la composición de los granos que hemos formado en Madrid.

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