El cosmos está entrelazado con diminutas motas de polvo que deciden el destino de las estrellas jóvenes y de los planetas. Ahora, los científicos de la NASA estudian sus propiedades en el laboratorio.

El espacio es un vacío, ¿verdad?

Bueno, casi... El espacio entre las estrellas está casi tan vacío como los mejores vacíos artificiales creados por los científicos en la Tierra, pero a través de la totalidad del espacio, ese vacío está salpicado de moléculas de gas y de gránulos de polvo.

Estos extremadamente dispersos trocitos de materia que viajan a la deriva por los solitarios espacios interestelares podrían parecer sumamente oscuros e insignificantes, pero sucede que juegan un papel importante en la formación de estrellas y planetas y en muchos otros fenómenos astrofísicos.

Para comprender mejor cómo es que los gránulos de polvo responden a las condiciones del espacio, investigadores del Centro Marshall de Vuelo Espacial (MSFC) de la NASA han construido un aparato en el Laboratorio de Plasma de Polvo (DPL) que puede suspender gránulos individuales de polvo en un vacío casi perfecto. Una vez que un gránulo de polvo es capturado, los científicos pueden bombardearlo con formas de radiación que se encuentran en el espacio, y ver entonces qué es lo que sucede.

“Lo que estamos haciendo aquí es tomar una partícula y exponerla a estos medioambientes espaciales y estudiar lo que sucede con su carga eléctrica y otras propiedades”, dijo Catherine Venturini, quien trabajó en el proyecto durante más de cuatro años mientras perseguía su grado de “master” en física en la Universidad de Alabama, en Huntsville.

La carga eléctrica de los gránulos de polvo en el espacio puede, entre otras cosas, determinar la forma en que las pequeñas partículas de polvo se unen unas con otras y crecen para formar gránulos más grandes que llevan a la formación de estrellas y planetas. La gravedad une el gas y el polvo de las nubes interestelares, pero como la fuerza electrostática es mucho más fuerte que la gravedad en distancias cortas, aún una pequeña repulsión electrostática entre gránulos puede influenciar (y posiblemente impedir) el colapso de una nube.

Las estrellas de la Nebulosa Ojo de Cerradura (o Nebulosa Carina) comenzaron a formarse hace unos tres millones de años. Los diminutos gránulos de polvo interestelar influyen sobre la velocidad de colapso de la nebulosa. También enriquecen la nube con elementos pesados que son importantes para la formación de planetas rocosos tipo Tierra.© APOD Picture of the Day

A la vez, el gas de las nubes tiende a calentarse cuando se comprime. Si la nube no puede irradiar ese calor, la fuerza expansiva del mismo resistirá una compresión ulterior. Los gránulos de polvo de la nube pueden irradiar este calor en forma de luz infrarroja, enfriando la nube y permitiendo que el colapso continúe.

Si la nube colapsa para formar un sistema estelar, el polvo proporciona muchos de los elementos que conforman los planetas, tales como carbono, hierro, magnesio y silicio. A diferencia del polvo hogareño, que está compuesto principalmente por células epiteliales muertas y otros restos orgánicos, probablemente el polvo cósmico consiste principalmente de elementos pesados.

El papel que juega el polvo cósmico en la formación de los planetas y de las estrellas es apenas una de las muchas razones por las cuales los astrónomos están interesados en comprender mejor sus propiedades.

El polvo también juega su papel en la creación de uno de los rasgos más hermosos del cosmos, los anillos planetarios (como los que rodean a Saturno), las largas colas de los cometas y las coloridas y espectaculares nubes de las nebulosas.

Los anillos de Saturno están marcados por extraños rasgos radiales oscuros llamados “rayos”. Como han sido observados en ambos lados del plano del anillo, se cree que los rayos son gránulos microscópicos de polvo que se han cargado eléctricamente y que levitan alejándose del plano de los anillos.

Otra posibilidad es que un meteoroide haya atravesado los anillos de Saturno, alejando algunas partículas de polvo del plano de los anillos. Cuando la nave Voyager observó estos rayos por primera vez, sus movimientos parecían desafiar la gravedad y causó perplejidad en los astrónomos. Como los rayos rotan a la misma velocidad que el campo magnético de Saturno, es muy probable que estén actuando fuerzas electromagnéticas. Este es, todavía, un rompecabezas no resuelto.

Las colas de los cometas contienen también una gran cantidad de polvo, expulsado por los gases que se liberan cuando el cometa pasa cerca del Sol. Como los cometas están compuestos principalmente por hielo y polvo, el estudio de las propiedades del polvo cósmico ayudará a los científicos a comprender más a los cometas, dice Venturini.

Las nebulosas interestelares también lucen un encaje de polvo. El porcentaje de polvo en ellas es mucho menor al de los cometas, menos del uno por ciento, pero aún así el polvo tiene efectos importantes sobre las propiedades de las nubes.

Por ejemplo, el polvo influencia la forma en que la nube refleja, absorbe o emite luz.

Entender las propiedades ópticas del polvo es algo especialmente importante cuando una nube interestelar se superpone sobre otro objeto astronómico que los científicos estén intentando estudiar.

Las nubes oscuras bloquean completamente la luz proveniente de las estrellas que están detrás de ellas, creando una mancha oscura en el cielo. Algunas nebulosas refulgen con luz reflejada proveniente de estrellas cercanas (como las nubes en la Tierra cuando están iluminadas por el Sol), mientras que otras emiten su propia radiación en forma de luz infrarroja.

“La mayor parte de la luz infrarroja que se observa en el cielo proveniente del polvo espacial”, dijo el Dr. James Spann, investigador principal de DPL. “Muchas veces los astrónomos desean que no estuviera allí, pero está. Tienen que eliminar la contribución del polvo a los efectos de estudiar otros objetos en los cuales están interesados”.

Esta imagen, de una fotografía capturada por Dave Palver, muestra la Vía Láctea en la constelación de Sagitario. El centro de nuestra galaxia está ubicado cerca del centro de la imagen, pero no puede ser visto porque los gránulos de polvo de nubes intermedias bloquean la luz estelar proveniente del corazón de nuestro universo-isla. Las áreas oscuras de la fotografía muestran lugares donde la concentración de polvo es muy alta (las líneas que se ven fueron causadas por aviones).© APOD Picture of the Day

El Laboratorio de Plasma del Polvo permite a los científicos de MSFC estudiar las características ópticas de los gránulos de polvo atrapados en su aparato.

Venturini dijo que otros experimentos medirán la forma en que se diseminan los gránulos de polvo de diferentes tamaños y materiales, y cómo absorben y emiten luz en diferentes frecuencias. Los experimentos con el DPL ya han medido los efectos de la radiación ultravioleta y de un haz de electrones sobre gránulos simulados de polvo cósmico. El haz de electrones se utiliza para imitar el plasma en el cual a veces está inmerso el polvo cósmico, de ahí el nombre de “Laboratorio de Plasma del Polvo”.

Para complementar estos experimentos, los investigadores de MSFC están trabajando en un arreglo cooperativo con el Laboratorio de Plasma Espacial (SPL) de la Universidad de Auburn. El SPL, que se encuentra coordinado por el Dr. Edward Thomas, realiza experimentos sobre grandes grupos de partículas de polvo, en lugar de hacerlo con gránulos individuales.

“Las características que veremos en las partículas individuales de polvo pueden ser calibradas, correlacionadas e investigadas en conexión con los resultados de Thomas”, explicó el Dr. Mian Abbas, un científico de MSFC e investigador principal en experimentos planeados que tienen que ver con características ópticas de los gránulos de polvo y sus procesos de condensación. “Observamos partículas individuales y el Dr. Thomas observa grandes colecciones de partículas, de modo que los dos somos algo así como complementos uno del otro”.

El trabajo de laboratorio es solamente un aspecto para la mejor comprensión del polvo cósmico, continuó Venturini.

“Es otra faceta para el conocimiento de la imagen total. Se tiene el modelo, se tiene la teoría, se tiene la observación satelital, y entonces lo que se necesita es el trabajo de laboratorio para ayudar a verificar los otros componentes”.

Las misiones satelitales con instrumentos para la medición del polvo interestelar, tales como Cassini, Galileo y STARDUST, han impulsado el surgimiento de un interés en esta investigación a lo largo de los últimos diez años, más o menos, dijo Venturini.

“Gracias a los datos satelitales están pensando: “hey, esas pequeñas partículas de polvo están jugando un papel mucho más importante que el que habíamos pensado antes”, finalizó Venturini.

Traducido para Astroseti.org por
Heber Rizzo Baladán

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Web Site: FirstScience
Artículo: “The Stuff Between The Stars”
Autor: Patrick Berry
Fecha: , 2006

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Enlace con el artículo original en inglés: AQUÍ.