El color de las estrellas.

Tenía pendiente escribir, desde hace mucho tiempo, una entrada explicando porqué tienen las estrellas diferentes colores. En realidad es por una petición que realizó un lector de este blog, para que veáis que, aunque tarde, siempre intento responderos a todos. Empecemos entonces.

Cúmulo de estrellas de diferentes colores. 

Ya expliqué en su día que las estrellas brillan en diferentes colores, y que eso se debe en parte a su temperatura superficial. Los que emiten la luz son los átomos de su superficie, que se excitan más cuanta mayor sea la temperatura, y emiten radiación electromagnética cuando sus electrones pasan a un nivel de energía inferior. Ese cambio de energía de los electrones depende de su estado de excitación inicial. Esa radiación electromagnética estará más cerca de los ultravioletas cuanto más caliente esté el átomo. Cuanto más frío, más se acercará entonces a los infrarrojos (Échale un vistazo a la tabla de debajo, del espectro electromagnético).

Emisión de un fotón al cambiar de energía un electrón.

El caso es que las estrellas se clasifican, además de por su cantidad de brillo, por sus colores. Échale un vistazo a la entrada: Clasificación de las estrellas I: Tipo espectral y verás como lo que te digo es cierto. Bueno, también hice una pequeña tabla que puedes ver siempre a la derecha de mi blog, para tener esta clasificación siempre presente. 

El color de una estrella depende de la temperatura pero, obviamente, depende en gran medida de la composición de la misma. No emite la misma radiación un átomo de hierro que un átomo de hidrógeno, esto es obvio.

Y ahora toca hacer un pequeño paréntesis: La estrellas emiten rayos (ondas) en muchas frecuencias porque tienen muchos átomos diferentes que provocan muchas reacciones nucleares a mucha temperatura. Todo esa mezcla emite una gran cantidad de radiación. Una parte de esa radiación se encuentra en el espectro visible, y dentro de esa pequeña porción del espectro, diferenciamos los diferentes colores (que no son sino ondas de diferentes frecuencias). 

Espectro Electromagnético.

Los elementos químicos (Puedes aprender sobre ellos en mi blog: La Tabla Periódica), emiten a una frecuencia concreta cuando se calientan. En el caso de las estrellas, como sabes, la mayoría de los elementos son helio e hidrógeno y a ellos se les suman más o menos trazas de otros elementos. El color obtenido es la suma de todas esas frecuencias, que pueden estudiarse, en realidad, mediante la Ley de Planck. Si hablamos de leyes, es muy importante también la Ley de Wiem, que relaciona, dicho mal y pronto, la longitud de onda de una emisión determinada con la temperatura de la muestra. 

Ley de Wiem (Los picos de la curva de Plank).

En el caso del Sol, aplicando la Ley de Wiem, y sabiendo que la temperatura de la superficie es de 5700ºK, el pico de emisión máximo que cae dentro del rango visible es verde. Como lo lees: La mayor parte de la luz que emite el Sol es verde. Es por eso por lo que las  hojas de las plantas (la clorofila) son de este color. 

Aunque es cierto que cuando miramos al Sol no lo vemos verde, sino amarillo-anaranjado, lo cual se debe, en realidad, a la refracción de la luz con la atmósfera. Desde el espacio, el Sol tampoco se ve verde (vaya decepción) si no blanco, por la suma de todas las frecuencias del espectro visible. 

¿Y como se mide todo esto? Bueno, la técnica se llama espectroscopia. Se trata de analizar todas las longitudes de onda que salen de una estrella y ver a qué elementos pertenecen. La temperatura, lo que hace, es empujar todas esas frecuencias más hacia el blanco-azul o hacia el rojo-marrón... con lo que, aunque los elementos sean los mismos, el resultado varía en función de la temperatura de la estrella.

Espectroscopia 

Pero hay más. El color de una estrella depende del Efecto Doppler (la distancia). Y es que la frecuencia de las ondas que emite un objeto varía en función de la distancia a la que este se encuentra y si dicho objeto se aleja o se acerca al que lo observa.

Efecto Doppler (Blueshift/Redshift).

La distancia también afecta a cómo vemos las estrellas porque el espacio entre una estrella y nosotros es vacío pero no del todo, con lo que las ondas encuentran obstáculos y pueden modificar el color de las mismas... y cuanto más lejos esté una estrella, peor.

Además, la distancia hace que veamos las estrellas como un pequeño puntito, y nuestros ojos no tienen la capacidad de diferenciar los colores de pequeños puntitos... Así que tampoco vemos las estrellas como verdaderamente son. El tema de nuestra visión, y cómo son los sensores de nuestros ojos y cómo afecta a las cosas que vemos es para tratarlo a parte... ¡Es muy interesante! 

Y, ahora sí termino, el tiempo... aunque no afecta al color al que vemos una estrella en un determinado momento, ya sabes que las estrellas varían con el tiempo (y su color, por lo tanto, también) porque a lo largo de los siglos las estrellas modifican su composición ya que van quemando su combustible y transformando unos elementos en otros. Bueno, sobre la Vida de las estrellas ya hablé en su día. No dejes de leer esas entradas que son muy interesantes. 

Agujeros Negros.

Por qué no, hablemos un poco de agujeros negros. 

Ya sé que este blog lo tengo un poco abandonado... lo siento. Estoy centrándome un poco más en mi nuevo blog de química (http://estudiandoloselementos.blogspot.com) y siempre dejo "para cuando pueda" las 2500 entradas que tengo pendientes de escribir en este. 

Quería hablar un poco sobre los agujeros negros, por si puedo aclarar (o liarla más) algunos conceptos. Los agujeros negros son algo tan fascinante como complicado, tan emocionante como misterioso y tan potente como escurridizo. No son algo tangible, en realidad. Son más que nada un punto geométrico del espacio-tiempo. Un agujero negro son matemáticas; una solución de las teorías de la Relatividad de Einstein. Un lugar donde no existe el concepto del tiempo y donde hasta la luz queda atrapada. 

Si quieres, empezamos por el principio. Para ello, tendrás que leerte las entradas que escribí en su día:

- Agujeros Negros/Estrellas de neutrones. 

En esa entrada, la última imagen era una simulación de cómo podría ser un agujero negro... y cómo su inmensa gravedad distorsionaba la imagen de sus alrededores... lo que entonces no sabía es que unos años más tarde sí podría publicar la imagen real de uno:

Lo que se ve en la imagen es el agujero negro que está en el centro de la galaxia M87, situada en el Cúmulo de Virgo, que ya mencioné cuando hablé de esa constelación: Constelación de Virgo. 

Para crear esa imagen (que se publicó en abril del 2019), se utilizó, nada más y nada menos, que un telescopio ¡del tamaño de la Tierra! ¿Cómooo? Pues gracias a que en el 2017 todos los grandes radiotelescopios de la Tierra (Uno de ellos el IRAM, en Sierra Nevada, Granada) pudieron funcionar como uno solo. Lo llamaron el Event Horizon Telescope. Telescopio del horizonte de eventos, que es la región del espacio que envuelve la zona de la que nada puede escapar, tal y como predijeron las ecuaciones de Einstein. En esa zona vemos el disco de acreción, que es toda la materia que gira alrededor del agujero negro, aunque la imagen está distorsionada por la enorme gravedad del agujero, claro. No es tan sencillo como lo que vemos.

Por cierto, Einstein también dedujo la existencia de las Ondas Gravitacionales, que son las que deforman el espacio. Rainer Weis inventó un detector de dichas ondas y hace no mucho (septiembre del 2015, detector LIGO) se detectaron por primera vez, lo cual constituyó, sin duda, uno de los mayores hitos de la ciencia en los últimos años. (Más grande todavía, en realidad, que la obtención de la primera imagen de un agujero negro).



En esta imagen ya se menciona a Stephen Hawking, cuyas ideas han ayudado a entender mejor los agujeros negros. Él, junto con Roger Penrose (en la década de los 60) demostraron de manera convincente que dentro de cada agujero negro se aloja una Singularidad. Un lugar donde el tiempo termina. Pero hay más. La Radiación de Hawking fue pensada por este genio en la década siguiente, gracias a las conversaciones que mantuvo con Yakov B. Zel'dovich (Uno de los padres de la bomba de hidrógeno) y Starobinsky. Explicó cómo cuando gira un agujero negro emite partículas que se llevan consigo la energía de rotación (esto lo calcularon los rusos) y, cuando toda esa energía se ha escapado (ahora viene lo más novedoso), el agujero negro sigue emitiendo partículas. Lo hace debido a su temperatura. Y cuanto más pequeño sea el agujero, mayor será su temperatura. La fórmula para calcular dicha temperatura está en su tumba:

Lápida de Stephen Hawking. 

Esa fórmula es una de las ecuaciones más importantes de todo el siglo XX. Conecta la relatividad general, la termodinámica y la física cuántica (lo cual es maravilloso) y llevó a Stephen a deducir otra fórmula importantísima, que relaciona la cantidad de entropía (aleatoriedad) con la superficie del agujero negro y con la que, todavía hoy, se sigue trabajando.

Las Ondas Gravitacionales, los agujeros negros, las leyes de Hawking, Einstein... son tan importantes porque, gracias a ellas, estamos más cerca de comprender el inicio de nuestro Universo, nuestro mundo, y el origen mismo del tiempo.