Las estrellas como el sol son notablemente constantes. Su brillo varía sólo un 0,1% a lo largo de años y décadas, gracias a la fusión del hidrógeno en helio que los alimenta. Este proceso mantendrá al Sol brillando constantemente durante unos 5 mil millones de años más, pero cuando las estrellas agotan su combustible nuclear, su muerte puede provocar pirotecnia.
El sol eventualmente morirá al crecer y luego condensarse en un tipo de estrella llamada enana blanca. Pero las estrellas ocho veces más masivas que el Sol mueren violentamente en una explosión llamada supernova.
Las supernovas ocurren a través de la Vía Láctea sólo unas pocas veces por siglo, y estas violentas explosiones suelen ser lo suficientemente remotas como para que la gente aquí en la Tierra no las note. Para que una estrella moribunda tenga algún efecto sobre la vida en nuestro planeta, tendría que convertirse en supernova a menos de 100 años luz de la Tierra.
Soy un astrónomo que estudia cosmología y agujeros negros.
En mis escritos sobre los finales cósmicos, he descrito la amenaza que plantean los cataclismos estelares, como las supernovas, y fenómenos relacionados, como los estallidos de rayos gamma. La mayoría de estos cataclismos son remotos, pero cuando ocurren más cerca de casa pueden representar una amenaza para la vida en la Tierra.
Muy pocas estrellas tienen suficiente masa como para morir en una supernova. Pero cuando lo hace, rivaliza brevemente con el brillo de miles de millones de estrellas. Con una supernova cada 50 años, y con 100 mil millones de galaxias en el universo, en algún lugar del universo una supernova explota cada centésima de segundo.
La estrella moribunda emite radiación de alta energía en forma de rayos gamma. Los rayos gamma son una forma de radiación electromagnética con longitudes de onda mucho más cortas que las ondas de luz, lo que significa que son invisibles para el ojo humano. La estrella moribunda también libera un torrente de partículas de alta energía en forma de rayos cósmicos:partículas subatómicas que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz.
Las supernovas en la Vía Láctea son raras, pero algunas han estado lo suficientemente cerca de la Tierra como para que los registros históricos las analicen. En el año 185 d.C., apareció una estrella en un lugar donde antes no se había visto ninguna estrella. Probablemente fue una supernova.
Observadores de todo el mundo vieron aparecer repentinamente una estrella brillante en el año 1006 d.C. Posteriormente, los astrónomos la relacionaron con una supernova a 7.200 años luz de distancia. Luego, en 1054 d.C., los astrónomos chinos registraron una estrella visible en el cielo diurno que posteriormente identificaron como una supernova a 6.500 años luz de distancia.
Johannes Kepler observó la última supernova en la Vía Láctea en 1604, por lo que, en sentido estadístico, la próxima ya debería haberse producido.
A 600 años luz de distancia, la supergigante roja Betelgeuse en la constelación de Orión es la estrella masiva más cercana que se acerca al final de su vida. Cuando se convierta en supernova, brillará tan brillante como la luna llena para quienes la observen desde la Tierra, sin causar ningún daño a la vida en nuestro planeta.
Si una estrella se convierte en supernova lo suficientemente cerca de la Tierra, la radiación de rayos gamma podría dañar parte de la protección planetaria que permite que la vida prospere en la Tierra. Hay un retraso debido a la velocidad finita de la luz. Si una supernova explota a 100 años luz de distancia, tardaremos 100 años en verla.
Los astrónomos han encontrado evidencia de una supernova a 300 años luz de distancia que explotó hace 2,5 millones de años. Los átomos radiactivos atrapados en los sedimentos del fondo marino son los signos reveladores de este evento. La radiación de los rayos gamma erosionó la capa de ozono, que protege la vida en la Tierra de la dañina radiación del sol. Este evento habría enfriado el clima, provocando la extinción de algunas especies antiguas.
La seguridad frente a una supernova viene dada por una mayor distancia. Los rayos gamma y los rayos cósmicos se propagan en todas direcciones una vez emitidos por una supernova, por lo que la fracción que llega a la Tierra disminuye a mayor distancia. Por ejemplo, imaginemos dos supernovas idénticas, una de ellas 10 veces más cerca de la Tierra que la otra. La Tierra recibiría una radiación aproximadamente cien veces más fuerte del evento más cercano.
Una supernova en un radio de 30 años luz sería catastrófica, agotaría gravemente la capa de ozono, alteraría la cadena alimentaria marina y probablemente provocaría una extinción masiva. Algunos astrónomos suponen que las supernovas cercanas desencadenaron una serie de extinciones masivas hace entre 360 y 375 millones de años. Afortunadamente, estos eventos ocurren dentro de 30 años luz sólo cada unos pocos cientos de millones de años.
Cuando las estrellas de neutrones chocan
Pero las supernovas no son los únicos fenómenos que emiten rayos gamma. Las colisiones de estrellas de neutrones provocan fenómenos de alta energía que van desde rayos gamma hasta ondas gravitacionales.
Las estrellas de neutrones, que quedaron atrás después de la explosión de una supernova, son bolas de materia del tamaño de una ciudad con la densidad de un núcleo atómico, es decir, 300 billones de veces más densas que el sol. Estas colisiones crearon gran parte del oro y los metales preciosos de la Tierra. La intensa presión causada por la colisión de dos objetos ultradensos fuerza los neutrones hacia los núcleos atómicos, lo que crea elementos más pesados como el oro y el platino.
La colisión de una estrella de neutrones genera una intensa explosión de rayos gamma. Estos rayos gamma se concentran en un estrecho chorro de radiación que tiene un gran impacto.
Si la Tierra estuviera en la línea de fuego de una explosión de rayos gamma dentro de los 10.000 años luz, o el 10% del diámetro de la galaxia, la explosión dañaría gravemente la capa de ozono. También dañaría el ADN dentro de las células de los organismos, a un nivel que mataría muchas formas de vida simples como las bacterias.
Esto suena siniestro, pero las estrellas de neutrones no suelen formarse en pares, por lo que sólo hay una colisión en la Vía Láctea aproximadamente cada 10.000 años. Son 100 veces más raras que las explosiones de supernovas. En todo el universo se produce una colisión de estrellas de neutrones cada pocos minutos.
Es posible que los estallidos de rayos gamma no representen una amenaza inminente para la vida en la Tierra, pero en escalas de tiempo muy largas, los estallidos inevitablemente golpearán la Tierra. Las probabilidades de que un estallido de rayos gamma desencadene una extinción masiva son del 50% en los últimos 500 millones de años y del 90% en los 4 mil millones de años desde que hubo vida en la Tierra.
Según esos cálculos, es bastante probable que un estallido de rayos gamma haya causado una de las cinco extinciones masivas de los últimos 500 millones de años. Los astrónomos han argumentado que un estallido de rayos gamma provocó la primera extinción masiva hace 440 millones de años, cuando desaparecieron el 60% de todas las criaturas marinas.
Los fenómenos astrofísicos más extremos tienen un largo alcance. Esto lo recordaron los astrónomos en octubre de 2022, cuando un pulso de radiación barrió el sistema solar y sobrecargó todos los telescopios de rayos gamma en el espacio.
Fue el estallido de rayos gamma más brillante ocurrido desde que comenzó la civilización humana. La radiación causó una perturbación repentina en la ionosfera de la Tierra, a pesar de que la fuente fue una explosión a casi 2 mil millones de años luz de distancia. La vida en la Tierra no se vio afectada, pero el hecho de que alteró la ionosfera es aleccionador:una explosión similar en la Vía Láctea sería un millón de veces más brillante.
Proporcionado por The Conversation
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