Cuando se precise el contenido en «metales» del Sol, es posible que mucho de lo que creemos sobre la evolución y el plazo de vida de las estrellas quede patas arriba.
Como cualquier estrella que esté en su plenitud, el Sol se compone principalmente de átomos de hidrógeno, que se fusionan de dos en dos para acabar produciendo helio-4 y liberar con ello una energía inmensa. Pero es la pequeña concentración de elementos más pesados que hay en él, a los que los astrónomos llaman metales, la que controla su destino. «Basta con una pequeña cantidad de metales para alterar el comportamiento de una estrella por completo», explica Sunny Vagnozzi, físico de la Universidad de Estocolmo que estudia la «metalicidad» del Sol. Cuanto más metálica es una estrella, más opaca será (porque los metales absorben radiación), y lo opaca que sea, a su vez, está relacionado con su tamaño, temperatura, brillo, plazo de vida y otras propiedades clave. «La metalicidad nos dice también, básicamente, cuándo morirá la estrella», cuenta Vagnozzi.
Pero la metalicidad del Sol, aparte de desvelar cuál será la historia de nuestra estrella, sirve además como una especie de vara de medir para calibrar las mediciones de la metalicidad de otras estrellas, y por lo tanto las edades, temperaturas y otras propiedades de estrellas, galaxias y todo lo demás. «Si cambiamos la vara de medir solar, querrá decir que inmediatamente nuestra imagen del cosmos tendrá que cambiar», como dice Martin Asplund, astrofísico de la Universidad Nacional de Australia. «Contar con un conocimiento exacto de la composición química solar es importantísimo, pues».
Sin embargo, unas mediciones cada vez más precisas de la metalicidad del Sol han suscitado más preguntas de las que han respondido. La incapacidad de los astrónomos en resolver el misterio, al que se refieren con una diversidad de nombres ‒de la metalicidad solar, de la concentración solar, de la composición solar o de la modelización solar‒, da a entender que podría haber algo «fundamentalmente equivocado» en nuestra idea del Sol, y por lo tanto de las estrellas, dice Vagnozzi. «Sería algo enorme».
Hace veinte años, los astrónomos creían que tenían al Sol en el bote. Los medios directos e indirectos de inferir su metalicidad le atribuían al Sol una proporción de metales del 1,8 por ciento, feliz coincidencia que les hacía pensar que sabían no solo el tamaño de la vara de medir solar, sino cómo funcionaba el Sol. Pero a lo largo de este siglo unas mediciones espectroscópicas de la luz solar cada vez más precisas ‒un sondeo directo de la composición del Sol, puesto que cada elemento crea unas líneas de absorción en el espectro que lo delatan‒, han indicado una metalicidad mucho menor, de solo un 1,3 por ciento. Mientras, sin embargo, la heliosismología, el método alternativo, pero indirecto, de inferir la metalicidad, basado en la forma en que las ondas sonoras de diferentes frecuencias se propagan a través del Sol, seguía dando el 1,8 por ciento.
Pero si la teoría del Sol de los astrónomos, el llamado «modelo solar estándar», es correcto, la espectroscopía y la heliosismología deberían coincidir. Es decir, los astrónomos deberían poder valerse de las mediciones heliosismológicas para calcular la profundidad de una importante capa fronteriza del Sol, en la que la radiación cede paso a la convección. Y esa profundidad guarda relación, según las ecuaciones, con la opacidad del Sol y, por lo tanto, con su metalicidad. Esta secuencia de cálculos debería predecir el mismo valor para la metalicidad que el que los espectroscopistas miden directamente en la luz solar. No lo hace.
«No es un problema solo para la física solar, sino, por extensión, para la astronomía en su conjunto», según Asplund, que dirige el equipo al que se deben las medidas espectroscópicas precisas. «O los astrónomos no saben medir las concentraciones de los elementos en las estrellas por medio de la espectroscopia, o lo que sabemos del interior de las estrellas y de cómo oscilan está incompleto», afirma. «En ambos casos, las ramificaciones son muy importantes, pues las estrellas son los testigos fundamentales del cosmos; la astrofísica estelar proporciona buena parte de los fundamentos de la astronomía y la cosmología modernas».
Tras años de hablar acerca de lo que puede estar mal, incluyendo cábalas acerca de la presencia de materia oscura en el Sol, el debate se ha «estancado un poco», dice Sarbani Basu, astrofísica solar de la Universidad de Yale. Pero hay esperanza. Hace poco, unas huidizas partículas que emanan del Solo, los neutrinos solares, han aportado una débil pista sobre la metalicidad solar. Las diferentes reacciones de fusión nuclear producen neutrinos solares de diferente energía, y por lo tanto las partículas llevan información sobre la composición del Sol. En un congreso celebrado en Heidelberg en junio, el equipo del experimento Borexino, que tiene sus instalaciones en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso, en los Abruzos, en Italia, informó de que había detectado neutrinos solares que respaldan, aunque de un modo poco concluyente estadísticamente, el valor más alto, el 1,8, de la metalicidad.
Si este valor más alto de la metalicidad es realmente el correcto, habrá que preguntarse qué es lo que falla, exactamente, en las mediciones espectroscópicas de Asplund y sus colaboradores. «Si el problema está en la espectroscopia, lo más probable es que estemos cometiendo errores parecidos al analizar otras estrellas», dice, lo que afectaría a las interpretaciones de la evolución química de las estrellas y de galaxias como la Vía Láctea.
Pero Asplund se reafirma en su 1,3 medido espectroscópicamente. Se remite a un artículo publicado en 2015 en Nature que indica que en las condiciones de alta presión del núcleo solar los metales podrían incrementar la opacidad más incluso de lo que se creía antes. Si el modelo solar estándar se corrige para tener en cuenta esta diferencia, las estimaciones heliosismológica y neutrínica de la metalicidad podrían descender hasta el 1,3 por ciento, afirma.
En los años que vienen, el equipo de Borexino espera detectar los raros neutrinos solares producidos en el ciclo CNO, una reacción de fusión que tiene lugar en el Sol en la que los átomos de carbono, nitrógeno y oxígeno sirven de catalizadores para la fusión del hidrógeno en helio. «A los neutrinos CNO les afecta mucho la metalicidad, así que medirlos podría ser definitivo», sostiene Andrea Pocar, físico de la Universidad de Massachusetts en Amherst y miembro de la colaboración Borexino.
Si resulta que el Sol es realmente en un 1.3 por ciento «metálico», entonces es que el modelo solar estándar está equivocado en lo que se refiere a la opacidad del Sol. «Esto afectaría prácticamente a la astronomía entera», dice Asplund, pues un conocimiento fidedigno de la evolución estelar es el fundamento de casi todo lo que hacemos. Habría que revisar la estimación de las edades de las estrellas y las galaxias hasta en un 10 o 15 por ciento. Por desgracia para el Sol mismo (y para la vida futura en la Tierra), las estrellas de baja metalicidad queman el combustible más deprisa que las que la tienen alta, así que el Sol moriría unos mil millones de años antes de lo que creíamos.
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