El sistema de estrellas en el que vivimos, en torno al Sol es el Sistema Solar. El Sol proporciona la fuente de energía que alimenta la vida en la Tierra y sin ella no podríamos existir. Sin embargo, en cuanto a estrella el Sol es una estrella del montón. Hay estrellas de masas entre 0,08 y 80 veces la del Sol.

Nuestro Sol tine un radio de 697 000 km (compara este al radio de la Tierra de 6 378 km) y comprende alrededor del 99,8% de la masa de todo el Sistema Solar.
En el centro del Sol las temperaturas alcanzan los 15 600 000 °C (más de 15 millones de grados), y hasta la superficie, más fría, está a unos 5 800 °C. Estas temperaturas tan altas se generan por procesos nuclear. Cada segundo unos 6 mil millones de toneladas de núcleos de hidrógeno se consume en la región central del Sol y se fusionan en este vasto reactor nuclear estelar para hacer helio. Esto general una enorme cantidad de potencia: 386 trillones de trillones de megavatios (3,86x10²⁶ W). Trataremos los procesos nucleares en detalle más adelante.

Una figura típica del Sol. Los puntos oscuros visibles en su superficie son las manchas solares, regiones más frías con temperaturas de unos 3800 °C. Una mancha solar puede tener unas 2 o 3 veces el diámetro de la Tierra (Fuente: Real Academia Sueca de Ciencias).

Las manchas solares se producen cuando el campo magnético intenso del sol agita la superficie. Cómo ocurre esto exactamente todavía no se entiende en detalle, y es un gran campo de investigación para los astrónomos.

El sistema solar consiste en el sol y en su centro 8 planetas que se mueven en órbitas elípticas a su alrededor. El sol es mucho mayor que los planetas. A su vez los planetas dan cuenta de menos del 0,15% de la masa del Sistema Solar. Los planetas sólo son visibles por la luz del sol reflejada en su superficie, no emiten luz por sí mismos.
Hay también muchos cuerpos de menor tamaño, como lunas que orbitan en torno a los planetas, asteroides y cometas. La Tierra es el tercer planeta del sol. El nombre del resto de planetas se origina en dioses y diosas griegos y romanos. Los planetas, alejándonos del sol, son los siguientes:

Mercurio, así llamado por el dios romano del comercio, de los viajeros, ladrones y de los oradores, y mensajero de los dioses.
Venus, bautizado en honor de la diosa romana del amor, debido a su brillo en el cielo.
Tierra, del latín Terra, literalmente llamada así por la tierra o barro que contiene.
Marte, llamado así por el dios romano de la guerra, debido a su rabioso color rojo.
Júpiter, así llamado por el dios romano, es el planeta mayor del sistema solar.
Saturno, denominado así por el dios romano de la agricultura. Muy conocido por sus bellos anillos.
Urano, así llamado por el dios griego del cielo. Fue el primer planeta que se descubrió usando un telescopio, y
Neptuno, derivado del dios romano del mar, también conocido como el gigante azul. Tiene 6 anillos.

Plutón fue considerado un planeta hasta 2006, momento en el que fue reclasificado como planeta enano. Hay tres criterios que hay que cumplir para ser definido como planeta. El objeto ha de orbitar alrededor de su estrella, poseer suficiente tirón gravitatorio para ser esférico, y tener suficiente masa para limpiar el área en torno a su órbita. Plutón no cumplía este tercer criterio.

Aquí puede verse una ilustración del Sol y los planetas mostrando sus diferentes tamaños.
De izquierda a derecha: superficie del Sol, Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter con una luna, Saturno y sus anillos, Urano y Neptuno. El tamaño de los planetas está a escala, pero las distancias entre planetas no. (Fuente: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

Mercurio, Venus, la Tierra, y Marte son todos planetas rocosos. Sin embargo, a pesar de tener esta característica común, son muy diferentes en otros aspectos. Mercurio no tiene atmósfera, y por esta razón tiene un aspecto muy similar a la luna, cubierto de cráteres por los continuos impactos de meteoritos. Venus, el segundo planeta contando desde el Sol, es el mas caliente. La temperatura promedio de su superficie es 464 °C, tanto de día como de noche. La montaña mas elevada del sistema solar es Monte Olimpo en Marte. Es aproximadamente tres veces mas alto que el Monte Everest, la montaña mas alta de la Tierra.
Por otra parte Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno son gigantes gaseosos. Júpiter es con diferencia el planeta mas grande del sistema solar, con mayor masa que todo el resto de los planetas juntos. Su masa es unas 300 veces la masa de la tierra, y tiene mas de 60 satélites. Saturno tiene 9 anillos planetarios.

El planeta mas parecido a la tierra es Marte. Existe evidencia de que existió agua en Marte en el pasado. Sitios similares a orillas, cauces de ríos, e islas sugieren que grandes ríos marcaron en el pasado el planeta. A donde fue a parar el agua es un problema aun no resuelto. Por la posible existencia de agua en el pasado, Marte es considerado un candidato a planeta que pudo hospedar vida fuera de la tierra. ExoMars es una misión Europea, desarrollada actualmente por la ESA (Agencia Espacial Europea) y la NASA. Hay lanzamientos programados para 2016 y 2018, y se instalarán distintos dispositivos de medición. El Trace Gas Orbiter (TGO) orbitará Marte buscando metano, gas que podría indicar la existencia de vida en el pasado. También se utilizará un vehículo (trotamundos) altamente autónomo de 6 ruedas, que hará fotos de la superficie y que hará perforaciones de hasta dos metros de profundidad para tomar muestras del suelo.

En el pasado, las civilizaciones más antiguas tenían algún tipo de modelo del Universo en el que la Tierra, en reposo, ocupaba el centro. Los egipcios pensaban que el cielo era el cuerpo de la diosa Nut, los hindúes veían el cielo sustentado por los colmillos de un inmenso elefante, los babilonios creían que el cielo era el interior de una enorme campana de cristal, y los árabes creían que era una gigantesca tienda.

Ptolomeo (aprox. 100 – 170 A.D.), ciudadano romano habitante de Egipto del segundo siglo después de Cristo, fue un astrónomo, matemático y geógrafo. Recogió y codificó una vasta cantidad de datos astronómicos e ideó un modelo que describía las posiciones de los planetas, que resumió en el libro "La Gran Composición Matemática" o "Almagesto".

Su modelo se denomina sistema geocéntrico. En este sistema se pensaba que la Tierra era el centro del Universo y la Luna, los planetas y las estrellas orbitaban a su alrededor en esferas concéntricas. El Universo era una esfera finita, y fuera de esta esfera no había nada. Este modelo fue ampliamente aceptado durante más de 1300 años.

Las afirmaciones centrales de esta teoría son las siguientes:

1. La Tierra es estacionaria y está situada en el centro del sistema.
2. El Sol y la Luna hacen un movimiento circular. La Tierra es el centro de estos movimientos
3. Cada uno de los otros planetas se mueven en circunferencias, cuyo centro es la Tierra.

En el pasado, la idea de que la Tierra era el centro de todo estaba profundamente enraizada en la cabeza de todo el mundo y era difícil convencer a la gente de que creyera algo diferente. De todos modos sí que hubo algunos pensadores radicales, incluyo en tiempos tan lejanos como el siglo III a.C., que pensaban de manera diferente. Aristarco de Samos (aprox. 310 - 230 a.C.) creía que el Sol era en realidad el verdadero centro del Universo. En su momento la teoría no fue aceptada, y no fue hasta más de mil años después cuando empezó a tenerse en cuenta.

El astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473 – 1543), tampoco creía en el modelo geocéntrico del Universo. Copérnico elaboró una teoría denominada sistema heliocéntrico. La teoría de Copérnico de que el Sol es el centro del Universo fue el descubrimiento científico más radical de la primera mitad del siglo XVI, y a menudo se tiene como el punto de partida de la ciencia moderna. El descubrimiento de Copérnico condujo a una revisión completa del conocimiento del mundo, que se había construido en la creencia de que la Tierra era el centro del Universo. Ahora había que aceptar que la Tierra no era más que un planeta entre los demás.

En el Sistema Heliocéntrico el Sol es el centro y los planetas se mueven en órbitas a su alrededor. Esto era algo extremadamente difícil de aceptar en la época, porque parecía opuesta a la visión más plausible de que la Tierra tenía que ser el centro de todo.

Copérnico incluyó los manuscritos que describían esta teoría en su obra titulada “De revolutionibus orbium coelestium” (Sobre el movimiento de las esferas celestiales) en seis volúmenes, que sin embargo no se publicaron durante muchos años, hasta 1543, año en que falleció.
Al principio tuvo muy escasos seguidores fieles. Giordano Bruno (1548 – 1600) fue un filósofo y poeta italiano. Era un partidario apasionado de la teoría de Copérnico. Fue condenado por la Inquisición por hereje y librepensador, encarcelado durante 8 años y finalmente quemado en la hoguera por sus creencias.
Al final, uno tras otro, los científicos comenzaron a adoptar este nuevo sistema. Sin embargo no fue hasta 100 años después de la muerte de Copérnico cuando se aceptó la teoría completamente. Desde entonces, su teoría ha sido por supuesto verificada. Galileo y Kepler fueron dos de los primeros científicos en encontrar evidencias para respaldar el sistema heliocéntrico.

Kepler descubrió la descripción matemática del movimiento de los planetas alrededor del Sol. Las llamadas leyes de Kepler se encontraron mediante un control análisis de las observaciones astronómicas de los planetas realizadas y escritas por Tycho Brahe. Estas leyes describen con precisión las observaciones, en lenguaje matemático.

Se pueden formular así

1. Las órbitas de los planetas son elipses con el Sol en uno de los focos de la elipse.
2. La línea que une el planeta con Sol barre áreas iguales en tiempos iguales a medida que el planeta se desplaza describiendo la elipse.
3. El cuadrado del período orbital de un planeta alrededor del Sol es proporcional al cubo del semieje mayor de su órbita elíptica.

La figura ilustra las leyes de Kepler, mostrando que la órbita de un planeta es una elipse y que el planeta barre áreas iguales en tiempos iguales (áreas en naranja). También se muestran los ejes mayor y menor y los focos de la elipse, y el punto de la órbita más cercano al Sol (perihelio) y más alejado del Sol (afelio).

Los planetas extrasolares son planetas que orbitan en torno a otras estrellas. Los astrónomos son cada vez más aficionados a su búsqueda y, hasta julio de 2011, se han confirmado alrededor de 560. Este hecho demuestra que es muy común que las estrellas vayan acompañadas de planetas y cuantas más encontremos más probable será toparse con una que tenga propiedades similares a la Tierra. Si encontráramos un planeta con similar tamaño, condiciones de temperatura y atmósfera que la Tierra, podría ser posible que el planeta albergara vida extraterrestre.

Los planetas no emiten luz propia, que es lo que los hace tan difícil de detectar. Además los planetas extrasolares están tan lejos que serían casi imposibles de ver incluso si supiéramos exactamente dónde mirar. Para combatir este problema los astrónomos han ideado maneras ingeniosas para ver planetas indirectamente, utilizando la estrella madre en torno a la que orbitan.

Por ejemplo, si se mide la luz de una estrella y se observa que la luz se atenúa a intervalos regulares, entonces podría ser debido a un planeta que pasa por delante de ella. No obstante, este método sólo funcionaría si la órbita del planeta atravesara la línea de visión de la Tierra, cosa que no ocurriría en muchas ocasiones. También se pueden encontrar planetas por sus efectos gravitacional. El efecto gravitacional de la estrella fuerza a los planetas en una órbita a su alrededor, pero la gravedad opera en ambos sentidos, y el efecto gravitacional del planeta también tirará de la estrella. No es tan evidente porque las estrellas son mucho mayores y por ende tienen más fuerza gravitacional, pero si uno mide la posición de una estrella con suficiente precisión podría observar cómo "oscila" en el cielo a medida que el el planeta tira de ella. Los métodos que usan los astrónomos son más eficaces cuando los planetas son grandes, por lo que los planetas que hemos encontrado hasta la fecha son en su mayoría grandes planetas gaseosos como Júpiter. Sin embargo como los astrónomos son cada vez mejores encontrando planetas, podemos mantener la esperanza de encontrar alguno que se parezca más al nuestro.

No todos los planetas tienen lunas. Mercurio y Venus, hacen en solitario el viaje alrededor del sol, mientras que otros planetas tienen muchas. Jupiter, por ejemplo tiene alrededor de 60 lunas. Nuestro planeta tiene una luna que es a la vez el único lugar fuera de la Tierra visitado por los humanos. Los astrónomos creen que un objeto con un tamaño parecido a Marte colisionó con la Tierra, dando los remanentes de esta colisión origen a la Luna.

Esta composición artística muestra Jupiter con su gran Mancha Roja, una tormenta gigantesca cuyo tamaño es tres veces el de la Tierra y vientos que superan los 450 km/h. A la derecha se observan las lunas de Galileo (Ío, Europa, Ganímedes y Calisto - de arriba a abajo). Evidentemente Júpiter y sus lunas están a mayor distancia que la que se muestra en la imagen.

El 21 de julio de 1969, Neil Armstrong se convirtió en el primer hombre en pisar la Luna, una hazaña importantísima ya que nos separa una distancia aproximada de 384.400km. La Luna, al igual que la muchos planetas, está sometida al bombardeo de una constante lluvia de meteoritos, asteroides y cometas. Al no tener atmósfera, la Luna está cubierta de cráteres. En el caso de la Tierra, los objetos que tratan de impactar sobre ella desintegran al interaccionar con nuestra atmósfera.

La maltratada Luna ejerce una influencia importante en la Tierra. No solo controla las mareas, si no que estabiliza la Tierra minimizando su bamboleo alrededor del eje. La Luna, actúa como un ancla. Sin ella nuestro clima sería muy inestable lo que reduciría su capacidad de albergar vida.

¿Por qué llamamos a Ío, Europa, Ganímedes y Calisto "lunas de Galileo"?

Galileo Galilei (1594 – 1642) fue un físico, matemático, astrónomo y filósofo italiano, considerado como una figura muy importante de la Revolución Científica. A menudo, se le llama "El padre de la Ciencia Moderna", ya que introdujo el "método científico experimental". Entre sus múltiples logros está la construcción del primer telescopio. Con él, observó la 'estrella' mas brillante del cielo y descubrió 4 pequeñas 'estrellas', imposibles de ver a simple vista que estaban orbitando a su alrededor. Rápidamente se percató que estos objetos no era estrellas. En realidad estaba observando Júpiter y había descubierto sus cuatro mayores lunas. Las llamó Ganímedes, Ío, Calisto y Europa, conocidas como "Lunas de Galileo" de Júpiter.

Pese a su importante contribución a la ciencia, La Iglesia Católica Romana nunca aceptó el trabajo de Galileo. En 1633 la Inquisición le condenó por herejía. Le obligaron a retirar publicamente su apoyo a Copérnico y la teoría del heliocentrismo y lo condenaron a cadena perpetua. Su avanzada edad y delicada salud permitieron que no ingresara en prisión y la condena se permutó con un arresto domiciliario.

Europa, es la más pequeña de las lunas de Júpiter y al par la mas interesante, ya que es candidata a albergar vida extraterrestre. Su tamaño es un cuarto del de la Tierra. Esta cubierta de una corteza de hielo, debajo de la que se encuentra el mayor océano del sistema solar. Se estima que la profundidad de este océano puede alcanzar los 20 km (en la Tierra la mayor profundidad oceánica esta en unos 11 km).

A pesar de que la temperatura en la superficie de Europa es de -160 ºC, sus volcanes crean unos vientos térmicos en el fondo de su océano que podrían crear remansos de vida. La energía de estos volcanes procedería bien de la propia desintegración radioactiva (análogo a lo que ocurre en la Tierra) del interior rocoso de Europa o a los effectos de las mareas provocadas por el vecino Júpiter.

Esta imagen captada en la misión Galileo muestra la superficie helada de Europa (Fuente: NASA/JPL/Universidad de Arizona/Universidad de Colorado, solarviews.com).

¿Hay realmente minúsculas algas (o calamares gigantes) nadando en el océano de Europa? Todavía no lo sabemos. La respuesta depende de cuales sean los hasta ahora desconocidos mecanismos que dan origen a la vida, así como a las condiciones particulares que se den en Europa. Una misión espacial a esta luna de Júpiter nos aportaría valiosas pistas. Por ejemplo, una nave espacial que aterrizase en la superficie congelada de Europa podría buscar moléculas orgánicas procedentes de vida oceánica. El espesor de hielo en Europa es demasiado grueso para perforarlo, pero determinados procesos geológicos podrían transportar componentes del océano hasta la superficie donde podrían ser detectadas con una sonda espacial.

Europa no solo parece tener agua, sino que además tiene una delgada atmósfera de oxígeno. En cualquier caso, y a pesar de la presencia del agua y el oxígeno, la vida en Europa sería muy complicada. Su superficie recibe niveles de radiación procedente de Júpiter que ronda los 5400 mSv. Esta importante dosis es letal para humanos. La vida podría darse debajo de la superficie helada, en un entorno mas cálido, pero en este caso los efectos de la gravitación serían mucho menores y supondrían igualmente un riesgo para el desarrollo de la vida humana.

Existe a menudo una cierta confusión para designar los objetos de menor dimensión que cruzan nuestro cielo de vez en cuando. Aquí tenéis algunas definiciones que pueden ayudar:

Los meteoroides son pequeñas rocas con diámetros menores a los 10 m, que están en nuestro sistema solar. La gravedad terrestre arrastra gran cantidad de meteoroides. Normalmente, al alcanzar nuestra atmósfera se desintegran debido al calor provocado por la propia fricción. Esto produce una estela de luz en el cielo. Esta trayectoria es un meteoro, vulgarmente llamado 'estrella fugaz'. Si el meteroide no desaparece completamente, la parte que sobrevive se llama meteorito y termina impactando en la Tierra. Se han encontrado meteoritos a lo largo de todo el planeta, pero sobretodo en la Antártica, ya que sobre el hielo resultan mas fácilmente localizables al tiempo que el frío los protege de eventuales transformaciones geológicas.

Los Asteroides son más grandes. Su tamaño puede alcanzar varios kilómetros. La mayoría de ellos se encuentran en el cinturón de asteroides que orbita alrededor del Sol, entre Marte y Júpiter.

Los Cometas tienen entre 1 km y 20 km y están hechos de hielo y polvo. Por esto, a veces se les llama "bolas de nieve sucias". Poseen órbitas muy elípticas, lo que hace que pasen la mayor parte del tiempo en zonas remotas del sistema solar, más allá de Plutón. Cuando se acercan al sol, el hielo se derrite y evapora por efecto del calor, dejando a su paso una cola gaseosa. A menudo, observamos dos colas en un cometa. Una hecha de polvo y que indica la dirección en la que se desplaza el cometa y otra que se mueve de espaldas al Sol formada por el gas que el viento solar arranca de la superficie del cometa.

La figura de arriba muestra un meteorito, llamado EETA 79001, encontrado sobre el hielo de la Antártica. Probablemente procede de Marte. El cubo que se muestra tiene 1 cm de lado (Fuente: LPI/NASA). La imagen central muestra el asteroide Matilde que tiene entre 59 y 47 km de diámetro. Hay grandes cráteres en su superficie (Fuente: JHU/APL/NASA). La tercera imagen corresponde al cometa West. La delgada cola azul esta compuesta de gases mientras que la ancha cola blanca esta formada por partículas de polvo microscópicas (Fuente: John Laborde).

Estas rocas de pequeñas dimensiones o objetos helados colisionan con cierta frecuencia con otros objetos del sistema solar. puedes deducirlo tu mismo mirando la cantidad de cráteres que hay en las imágenes de la Luna o de Mercurio. Afortunadamente, en la Tierra tenemos algo que ellos no poseen : una atmósfera.

Normalmente, los objetos que colisionan con la Tierra son pequeños. Cuando penetran en la atmósfera, y debido a su propia fricción generan mucho calor que hace que los objetos se quemen hasta desintegrarse. Algunas veces, una pequeño fragmento puede sobrevivir y terminar golpeando la tierra o el océano sin por ello herir a nadie.

Excepcionalmente, un asteroide de mayor dimensión o un cometa puede alcanzar nuestro planeta sin que la atmósfera sea capaz de protegernos. Se cree que hace 56 millones de años, un asteroide de unos 10 km impactó sobre la Tierra en América Central, provocando terremotos, grandes incendios y tsunamis gigantes. El impacto levantó una importante cantidad de cenizas y otros restos al aire que durante meses bloquearon la llegada de la radiación solar a la Tierra. Esto provocó un descenso de las temperaturas hasta la congelación. Se piensa que dos tercios de las especies que existían en la Tierra no sobrevivieron, incluidos los dinosaurios. De cualquier manera, mientras los científicos tratan de confirmar la veracidad de este impacto, hay evidencias de que ésta fue tan solo una de las razones que provocaron su extinción. Los fósiles encontrados indican que la población de dinosaurios estaba ya bastante mermada antes de que el asteroide impactase y ésta fue tan sólo la gota que colmó el vaso.

¿Y nosotros?, ¿Que ocurriría si un asteroide impactase hoy con la Tierra?

Las consecuencias dependerían de su tamaño. Si fuese del tamaño de una casa podría podría arrasar edificios en un radio de alrededor de 800 m alrededor del punto de impacto. Un asteroide mayor, pongamos de mas de un kilómetro de ancho causaría lógicamente un daño mucho mayor, equivalente al que terminó con los dinosaurios. Afortunadamente, este escenario terrorífico es muy poco probable, ya que un asteroide de tales dimensiones se acerca a la Tierra tan sólo una vez cada 100 millones de años.

Generalmente, las estrellas no se encuentran solas. Una galaxia es un conjunto de una enorme cantidad de estrellas que están todos gravitacionalmente unidas entre sí. Hay un sin número de galaxias. Algunas se denominan galaxias enanas, contienen unos diez millones de estrellas, siendo 500 veces más pequeñas que nuestra propia galaxia. Algunas son inimaginablemente grandes, 20 veces más grandes que nuestra galaxia, y contienen literalmente billones de estrellas.

A pesar de esta enorme gama, la mayoría de las galaxias se forman según patrones similares, de manera que se pueden categorizar con bastante facilidad. El esquema de clasificación más utilizado fue inventado por el astrónomo estadounidense Edwin Hubble en 1936. Hubble identificó tres tipos principales de galaxias basándose en su apariencia visible.

Las elípticas son galaxias con forma aproximadamente elíptica y que suelen constar de estrellas viejas y de baja masa, con un número muy pequeño de nuevas estrellas en formación.

Las galaxias espirales son mucho más comunes que las elípticas. Se componen de un disco plano giratorio de estrellas, con estructuras brillantes en espiral, y un abultamiento central que también contiene estrellas. Los brazos tienden a ser estrellas más jóvenes y más calientes, con altas tasas de formación de nuevas estrellas, mientras que el núcleo central tiene estrellas algo más viejas. Muchas de estas galaxias tienen una barra central de estrellas en el centro.

Las galaxias lenticulares ocupan un lugar intermedio entre las dos anteriores. Por lo general contienen discos como las galaxias espirales, pero mucho menos bien definidos, y se crea un menor número de nuevas estrellas. Es como si el material del disco simplemente se hubiera agotado y solamente quedara el polvo. Además tienden a tener abultamientos mucho más grandes y, al igual que en las galaxias elípticas, estrellas más viejas.

Hubble también identificó una cuarta categoría: Las galaxias irregulares. Éstas son galaxias que no encajan en las demás categorías, por no tener una forma bien definida. Se piensa que se trata de galaxias que tuvieron una forma definida pero fueron distorsionadas por la gravedad de otro gran objeto.

La galaxia en la que nos encontramos se denomina Vía Láctea. Es una galaxia espiral que contiene unos 200 - 400 miles de millones de estrellas y que se extiende a través de 100 000 años luz. Nuestro Sol es sólo una de esas estrellas, situada en uno de sus brazos espirales, aproximadamente a dos tercios de camino desde el centro.

Cuando los astrónomos descubrieron este hecho, el sistema heliocéntrico hubo de ser adaptado. Resultó evidente que el Sol no era el centro del universo. Por otra parte, se creía que la Vía Láctea era todo nuestro universo... hasta que Edwin Hubble descubrió miles de galaxias.

Dibujo de la Vía Láctea que muestra su forma de espiral y la ubicación aproximada de nuestro Sol (Fuente: HEASARC/NASA)

La expresión ‘Vía Láctea‘ tiene dos significados. Por un lado, es el nombre de nuestra galaxia como se ha descrito antes. Por otro lado, es la tenue banda que puede verse en el cielo nocturno. Según la mitología griega, la Vía Láctea fue causada por leche derramada por Hera cuando amamantaba a Heracles.

Casi todas las estrellas que se pueden ver en el cielo nocturno a simple vista pertenecen a nuestra galaxia. La banda tenue llamada Vía Láctea se debe a que estamos mirando hacia el centro de nuestra galaxia, hacia el abultamiento. La alta concentración de estrellas es lo que hace que esta región resulte mucho más brillante.

La Vía Láctea y algunas constelaciones conocidas (Fuente: Fred Bruenjes)

El espacio entre las estrellas no está vacío, sino ocupado por extensas nubes de polvo y gas. Esto es lo que se denomina medio interestelar.

El medio interestelar es, para los estándares terrestres, extremadamente enrarecido; incluso en sus partes más densas, la densidad es menor que en el mejor de los vacíos que podemos producir en la Tierra. Sin embargo, la masa total del medio interestelar resulta ser unas 10 veces la masa de todas las estrellas de nuestra Vía Láctea, porque el espacio entre las estrellas es muy grande.

El 25 de agosto de 2012, la Voyager 1 había alcanzado el medio interestelar, convirtiéndose en el primer objeto hecho por el hombre en hacerlo. La Voyager 1 estudiará el plasma y el polvo interestelar hasta el final de la misión en 2025.

La imagen muestra una enorme nube de gas y polvo interestelar en la Nebulosa Trífida (Créditos: Universidad del Estado de Arizona)

Al igual que las estrellas, las galaxias pueden estar gravitacionalmente unidas. Si en dicha unión hay menos de 50 galaxias, se dice que las galaxias forman parte de un grupo de galaxias. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, forma parte del Grupo Local, que contiene más de 30 galaxias. La mayor galaxia en el grupo (la nuestra es la segunda) es la de Andrómeda, suficientemente grande como para poderse apreciar a simple vista como una mancha borrosa en el cielo del Norte.

Andrómeda es bastante similar a nuestra galaxia - con la misma forma en espiral - pero con muchas más estrellas; se estima que tiene, aproximadamente, un billón de estrellas. Estudios recientes han sugerido que Andrómeda fue creada por la colisión de dos galaxias más pequeñas hace miles de millones de años; y es probable que esto vuelva a suceder entre la Vía Láctea y Andrómeda, que se están moviendo una hacia la otra a una velocidad de 500 000 km/h. Se piensa que van a chocar entre sí dentro de unos 4,5 miles de millones de años.

No todas las galaxias en el Grupo Local son como la nuestra. Dos de las más pequeñas son galaxias satélites que orbitan alrededor de la Vía Láctea; las conocemos como Gran Nube de Magallanes y Pequeña Nube de Magallanes.

Si hay más de 50 galaxias agrupadas, están en lo que se llama un cúmulo de galaxias. Los cúmulos pueden tener miles de galaxias viajando juntas. A veces los cúmulos pueden combinarse para formar supercúmulos. Los supercúmulos son tan grandes que ya no están unidos gravitacionalmente. Pueden formar enormes paredes de galaxias que abarcan cientos de millones de años luz. Una de estas paredes extraordinarias se llama la Gran Muralla o la Muralla de Coma. Su tamaño es de unos 500 millones de años luz de largo, 300 millones de años luz de ancho y 15 millones de años luz de espesor.

En astronomía las escalas necesarias son a menudo extremadamente grandes, por lo que a veces se introducen nuevas unidades.

Un año luz representa la distancia que la luz puede viajar en un año:

1 año luz (ly) = 9,461 x 10¹⁵ m

Otra unidad es el parsec:

1 parsec (pc) = 3,26 años luz (ly)

Para distancias muy grandes se suelen usar el kiloparsec y el Megaparsec:

1 kiloparsec (kpc) = 1 000 pc

1 Megaparsec (Mpc) = 1 000 000 pc

También tenemos las unidades astronómicas (AU). 1 AU es la distancia media entre la Tierra y el Sol:

1 AU = 149,6 x 10⁹ m
1 AU = 4,8481 x 10^-6 pc
1 AU = 15,813 x 10^-6 ly

El espacio es grande y está lleno de objetos fascinantes que se encuentran demasiado lejos para que podamos llegar a ellos. Como resultado, la mayoría de lo que sabemos sobre el universo proviene de medidas de radiación (por ejemplo fotones y rayos X) que los objetos emiten.

Utilizando estas emisiones, una de las cosas que podemos calcular es la magnitud de la fuerza gravitacional que genera el objeto en cuestión. En la década de 1930, un astrónomo llamado Fritz Zwicky encontró que el cúmulo de galaxias Coma tenía lo que parecía ser ‘masa no observada’. El cúmulo tenía mucha más gravedad de la que podía explicarse. Podemos ver las estrellas utilizando telescopios ópticos y podemos ver el gas caliente dentro del cúmulo mediante telescopios de rayos X y, por tanto, calcular su masa. Sin embargo, los efectos gravitacionales del cúmulo eran mucho mayores de lo esperado, lo que sugiere la existencia de más masa; masa que no podemos ver ni detectar. Esto es lo que se acabó llamando ‘materia oscura’.

Desde entonces, se han realizado extensos estudios de la materia oscura. Parece que la materia normal, los átomos que componen nuestra Tierra, los planetas, las estrellas y el medio interestelar sólo pueden dar cuenta de un 4% de la masa en el universo.

Como no podemos detectar directamente la materia oscura, lo hacemos indirectamente a partir del movimiento de las estrellas en las galaxias y de las galaxias y el polvo en los cúmulos. No sabemos de qué está hecha la materia oscura, pero hay muchas teorías y experimentos que tratan de averiguarlo. Por ejemplo, algunos científicos creen que la materia oscura consta de agujeros negros creados en el Big Bang o de enanas marrones, pequeñas estrellas frías que son demasiado pequeñas para quemar hidrógeno produciendo helio. Sin embargo, la teoría más comúnmente aceptada es que la materia oscura está hecha de partículas elementales aún no descubiertas llamadas WIMPs (del inglés ‘Weakly Interacting Massive Particles’, partículas masivas que interactúan débilmente). Entre los experimentos diseñados para buscar WIMPs están DRIFT, que se encuentra 1100 m bajo tierra en la mina Boulby en North Yorkshire, Reino Unido (ver figura), y ArDM (Argon Dark Matter) instalado 800 m bajo los Pirineos en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, Huesca, España.