Hace unas semanas vivimos un hito en la historia de
la ciencia cuando la humanidad fue capaz de captar por vez primera la imagen de
un hoyo negro. La feliz noticia fue presentada al público, especializado y no,
a las 8 de la mañana hora de México y
segundos después ya había dado la vuelta
al mundo, incorporándose para siempre al imaginario colectivo.
Hoy en día es más sencillo que nunca acceder a las
imágenes que nuestra especie capta del espacio y los objetos astronómicos que
lo habitan. Una rápida búsqueda en Internet nos permite acceder a miles de
archivos de fotografías captadas por diferentes centros de investigación, al
alcance de –teóricamente– todos; sin embargo algunas logran cruzar la barrera
del trabajo científico para volverse parte de la cultura popular, cobrar un
especial significado en el día a día de las personas y muchas veces le debemos
dicho servicio al arte y a la música. Un famoso caso es la portada del álbum
Unknown Plasures de Joy Division que desplegaba la gráfica del primer pulsar descubierto, el PSR J1921+2153, o la
portada del disco que nos atañe el día de hoy: Binaural de Pearl Jam.
El arte de la portada del sexto disco de la banda
estadounidense, es una fotografía de la nebulosa MyCn18, conocida como “Reloj
de arena” por su forma y fue obtenida gracias al Telescopio Espacial Hubble con
la Cámara Planetaria y de Gran Angular 2 abordo, perteneciendo el crédito a los
científicos Raghvendra Sahai y John Trauger, del Laboratorio de propulsión a Chorro de la
NASA (no olvidemos que el trabajo
científico implica la colaboración de extensos equipos de personas).
Para entender qué es el objeto que estamos viendo en
la imagen, pensemos primero en nuestro Sol, y en las estrellas que podemos
observar en el cielo. Hace poco más de cien años, dos astrónomos trabajaban en
paralelo, ajenos uno al trabajo del otro, en organizar a las estrellas según
sus propiedades creando diagramas similares que la historia se encargó en
reunir en uno solo llamado “Diagrama Hertzsprung-Russell”. El Diagrama H-R acomoda a las estrellas en una gráfica,
horizontalmente según su temperatura, en grados Kelvin, y su color, desde el
azul al rojo (característica que también depende de la temperatura, a medida
que esta aumenta, la estrella cambia su color)
y verticalmente su luminosidad, es decir, qué tanto “brillan”, pero
desde una perspectiva más objetiva, pues por un lado (izquierdo) utiliza una
escala que se vale del brillo de nuestro Sol como unidad de medida, y por el
otro una escala absoluta, pues como no todas las estrellas están a la misma
distancia de nosotros, nuestra percepción de su luminosidad no es
necesariamente dato preciso.
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De Alvaro qc - self-made, based on
Image:HRDiagram.png, CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4044408
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Así, desde el eje derecho del diagrama hacia la
esquina inferior derecha, se dibuja una línea estelar, llamada “secuencia
principal”, donde se ubica el Sol y las estrellas que comparten una
característica muy importante: a través de la fusión de su núcleo convierten a
su hidrógeno en helio. Las estrellas en la secuencia principal, tienen una masa
variable: pueden ser tan pequeñas como una tercera parte la del Sol u ocho
veces tan másicas como nuestra estrella.
Conforme el hidrógeno se transforma en helio, la
estrella “balancea” la presión del núcleo hacia afuera y la de la gravedad
hacia adentro; al ser más pesados, los átomos de helio se mueven hacia el
centro de la estrella y le “estorban” a los núcleos de hidrógeno para seguir
fusionándose, al haber menos fusiones, la presión hacia afuera disminuye, por
lo que el efecto gravitatorio “compacta” a la estrella en una más pequeña. Todo este movimiento incrementa la
temperatura y la densidad en el núcleo, y la fusión de hidrógeno continúa
entonces en una capa que lo rodea cuando se calienta lo suficiente, produciendo
más energía que cuando era una estrella de la secuencia principal, pues ahora,
después de alcanzar los 100 000 000 K, el helio es quien ahora se fusiona en carbono
(el elemento que nos compone principalmente a los seres vivos).
Es entonces que con esta nueva actividad sumada a la
de las fusiones de hidrógeno llevadas a cabo en la capa que rodea al núcleo, la
energía es mayor que la de la presión gravitatoria y la estrella ahora se
expande rápidamente, alcanzando tamaños que pueden ir a de cien a mil veces el
tamaño del sol, empero crece tan rápido que la energía producida no alcanza a
distribuirse por toda el área y calentar a toda la estrella, por lo que las
temperaturas en la superficie son en realidad bajas y la estrella se enfría
poco a poco. Como se mencionó más arriba, el color depende de la temperatura y
la estrella ahora brilla con un color más bien rojizo y aunque en apariencia
anaranjadas, al estar ubicadas en una parte más roja del espectro, se les llama
“Gigantes Rojas”.
Si estuviésemos hablando de estrellas muuuy masivas
(este no es el caso, pero es una buena oportunidad para explicar el origen de
varios elementos), las fusiones en el núcleo continuarían el proceso, pero
convirtiéndose en nuevos elementos: hidrógeno a helio, helio a carbono, carbono
a neón, neón a oxígeno, oxígeno a silicio, silicio a hierro… a las estrellas
que llegan hasta este punto del proceso se les llama supergigantes rojas.
La vida de una estrella como gigante roja puede ir
de pocos miles de años a mil millones de años: al acabarse el helio, la fusión
se detendrá y la estrella volverá a encogerse hasta que una nueva capa de helio
alcance al núcleo. Cuando esto sucede, el helio se enciende y las capas más
externas de la estrella son expulsadas en enormes nubes de gas y polvo
conocidas como nebulosas planetarias.
Una nebulosa planetaria no vivirá mucho –unos 20 000 años—así que son consideradas raras, solo
conocemos unas mil quinientas en la galaxia, miden alrededor de un año luz, y
es la radiación ultravioleta de su estrella central caliente quien ilumina y
ioniza el material que le rodea, creado en su etapa de gigante roja. Es aquí
donde se torna aún más interesante el proceso: la estrella central es
esférica pero la nube de gas y polvo que
la rodea puede tomar diversas formas complejas, la mayoría de las veces
bipolares, en forma de mariposa o reloj de arena como la MyCn18, o elípticas,
pero muy rara vez la capa es redonda.
Ahí la importancia de la imagen que engalana la
portada del Binaural. Fue dada a
conocer el 16 de enero de 1996, hace casi veinte años, pero implicó la
capacidad del Hubble para detectar detalles estructurales que en imágenes
previas eran borrosos y por tanto, sorprender a los científicos al mostrar que
la nebulosa no cumplía con algunos de los aspectos teóricos críticos que se esperaban.
Vemos entonces a una nebulosa planetaria ubicada a 8
000 años luz de nosotros en la constelación conocida como “La Mosca”; el primer
desacierto fue que la claridad de la imagen delató a la estrella caliente que
expulsó e iluminó a la nube de material (gas y polvo), contrario a lo que se
esperaba, fuera del centro de simetría y lo que pudo considerarse a primera
vista su región ecuatorial, resultó ser
muy diferente a la simetría axial de un reloj de arena.
Los colores que podemos apreciar en la fotografía
también nos indican los gases que la componen: el rojo indica la presencia de
nitrógeno ionizado, el verde de hidrógeno y el azul de oxígeno doblemente
ionizado. Se apreciaron también a fino detalle los patrones de la nebulosa, cómo
el par de anillos elípticos que se intersectan en el centro forman los bordes
de un reloj de arena más pequeño, especular sobre el origen de los arcos
“dibujados” en la nube, que podrían conformar restos de las capas expulsadas
por la estrella cuando era más joven, indicar inestabilidades en el flujo del
material lanzado, o de la acción de algún chorro de materia que se impactó en
la estructura que conforma al reloj de arena. Es posible entonces que exista
una estrella compañera no visible pues el efecto de su gravedad daría
explicación a la estructura de la MyCn18.
Binaural
es
entonces, desde su arte, su título y su contenido, fácil de relacionar con la
física: con canciones como Light Years,
que habla de la distancia metafórica entre dos amantes –aludiendo a la
distancia que recorre la luz en un año—o tal vez Gods' dice nos recuerda a la famosa frase de Einstein “Dios no juega a los dados” (a lo que
dicen las malas lenguas, Niels Bohr
le respondió “Einstein, deja de decir a Dios
lo que hacer [con sus dados].”
Incluso la palabra que da el título al álbum, “binaural”,
si bien se refiere a un método de grabación, es un fenómeno que involucra a la
física y a nuestra fisiología y que para beneficio de todos nosotros la banda
utilizó para crear, en conjunto, una atmósfera. Llanamente, podemos decir que
la audición binaural es la capacidad de escuchar el sonido por ambos oídos,
pero al no encontrarse en el mismo punto, el sonido llega primero y con más
intensidad al oído que se encuentra más cerca de la fuente y gracias a esto el
cerebro tiene la capacidad de interpretar de dónde proviene; entonces, si la
fuente sonora se encuentra exactamente a la misma distancia de ambos oídos, no
hay diferencia de fase ni de intensidad lo que para la grabación se traduce en
una sensación tridimensional, más realista, que permitirá al escucha de en este
caso el disco, sentir que se encuentra en la misma habitación que la banda.
Lo anterior se logra ubicando dos micrófonos, cada
uno donde estaría el oído de una persona –algunos los colocan a unas 6 pulgadas de
separación, otros ingenieros de sonido en sus propios oídos y hasta existen dummies para estas grabaciones–, sin
embargo esto tiene sus desventajas, mientras que el sonido binaural de un disco
se aprecia mejor con el uso de audífonos, sin ellos pierde calidad, y considerando
además que cada cabeza es un mundo,
no todos los oídos en las cabezas humanas se ubican exactamente a la misma
distancia, por lo que se graba considerando al “promedio”, así que el efecto
varía de persona a persona.
A pesar de que ninguna canción del disco gozó de verdadero
éxito comercial, solo llegaron a la radio dos sencillos: Light years y Nothing as it
seems, y no se produjo un video de
ninguna de las canciones, el álbum es
parte importante la historia de la evolución constante de una banda que siempre
se ha caracterizado por su coherencia y compromiso social y artístico. A casi
veinte años de su lanzamiento, disfrutemos de un maravilloso trabajo musical,
ejemplo claro de que La Ciencia también
Rockea.
(Estrellas como el Sol terminarán su vida después de que el núcleo continúe colapsando en sí mismo, hasta compactarse en una enana blanca, se enfríe y pierda brillo, hasta volverse roca. El destino de estrellas más grandes es más dramático: cuando las fusiones terminan, la presión nuclear hacia afuera no es suficiente para soportar todo el peso de la estrella y el hierro se fragmenta en partículas más pequeñas; es entonces que la densidad y temperatura en el núcleo aumentan tanto, que los protones capturan electrones para formar neutrones y neutrinos. Cuando esto sucede, al ya no haber electrones que contrarresten a la acción de la gravedad, el núcleo se colapsa en un instante, en un segundo, comprimiéndose tanto hasta alcanzar una densidad a la del núcleo de un átomo, liberando muchísima energía gravitacional, liberando a las partes más externas de la estrella en una gran explosión, llamada supernova, aumentando el brillo de la estrella hasta 100 000 000 veces. Los neutrones entonces generan presión, y si la masa es menos a tres veces la masa del Sol, pueden equilibrar la energía y detener el colapso de la estrella, formando una “estrella de neutrones”).
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