¿Y si se pudieran reproducir en un laboratorio los procesos químicos que ocurren en el espacio? Esta idea se les ha ocurrido ya a un equipo de astrofísicos españoles liderados por José Cernicharo y está a punto de hacerse realidad gracias a los 15 millones de euros que les acaba de conceder la Comisión Europea. Durante seis años el proyecto Nanocosmos reproducirá en tierra la atmósfera de una estrella moribunda.
La construcción de grandes telescopios, tanto en la tierra como en el espacio, está permitiendo a los astrofísicos observar galaxias y estrellas y estudiar su composición de una forma que ni siquiera habían podido imaginar hace pocos años. Sin embargo, hay todavía muchos enigmas sobre su formación y los mecanismos que permitieron que el polvo de estrella diera lugar a planetas rocosos como la Tierra.
¿Ysi se pudieran reproducir en un laboratorio los procesos químicos que ocurren en el espacio? Esta idea se les ha ocurrido ya a un equipo de astrofísicos españoles liderados por José Cernicharo y está a punto de hacerse realidad gracias a los 15 millones de euros que les acaba de conceder la Comisión Europea. Durante seis años el proyecto Nanocosmos reproducirá en tierra la atmósfera de una estrella moribunda.
Según explica José Cernicharo, investigador del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) los granos de polvo (es decir, el polvo de estrellas), son los que con el paso del tiempo formarán planetas como la Tierra, por lo que considera su estudio «esencial» para comprender la composición de los planetas: «Los granos de polvo que se forman alrededor de las estrellas moribundas (gigantes rojas, nebulosas planetarias pero también supernovas) son eyectados al medio interestelar, donde al cabo de unos millones de años forman parte de nuevas nubes interestelares en las que nacen estrellas y alrededor de ellas planetas, algunos rocosos como la Tierra. Sabemos bastante bien cuál es su composición pero no su estructura y desconocemos los procesos fundamentales que dan lugar a su formación», relata.
Los investigadores del proyecto Nanocosmos combinarán observaciones astronómicas realizadas con telescopios con los experimentos de laboratorio para comprender cómo se forman los granos de polvo interestelares. Además del telescopio ALMA de Chile, que jugará un papel esencial en esta investigación, se usarán otros instrumentos como el radiotelescopio de 40 metros del Instituto Geográfico Nacional (IGN-OAN), o los radiotelescopios del Instituto de Radioastronomía Milimétrica en Granada y en los Alpes. También los telescopios ópticos e infrarrojos del Observatorio Europeo Austral (ESO) y los situados en España, las bases de datos de satélites como ISO, Spitzer y Herschel y la información sobre la distancia de los objetos estudiados que proporcionará Gaia el telescopio espacial lanzado por la Agencia Espacial Europea en diciembre.
«Justamente pretendemos traer una estrella, por decirlo de alguna manera, a nuestros laboratorios. Evidentemente es un objeto muy complejo con reacciones en su núcleo. No vamos a reproducir una estrella pero sí su atmósfera, que es donde se forman los granos de polvo», explica. ¿Y cómo se puede imitar un proceso así? «Pretendemos construir varias cámaras de simulación, dos en España y una en Francia, para estudiar los distintos procesos físico-químicos que dan lugar a esas pequeñas partículas de polvo que pueblan el espacio entre las estrellas», añade Cernicharo, que ha diseñado este proyecto junto a José Angel Martín Gago, investigador del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid (CSIC) y la francesa Christine Joblin, de la Universidad Paul Sabatier de Toulouse (Francia).
Según detalla el científico, de los 15 millones de euros con los que está dotada la subvención de la Synergy Grant que les ha concedido el Consejo Europeo de Investigación (ERC), aproximadamente el 35% se dedicará al desarrollo de la tecnología de estas tres cámaras.
En plantilla de Nanocosmos habrá un total de 40 astrónomos e ingenieros, una cifra que se doblará a medida que avance el proyecto. Aproximadamente el 70% del personal será español o trabajará en los institutos de nuestro país asociados.
Un horno para 'cocinar' una gigante roja
La máquina principal, bautizada como Stardust (polvo de estrella en inglés), constará de un tubo de cinco metros de longitud y estará instalada en el Instituto de Ciencias de Materiales, situado en el campus de la Universidad Autónoma de Madrid. Según calcula Cernicharo, tardará un par de años en construirla. Se trata de una especie de horno en el que se cocinará una estrella gigante roja reproduciendo las condiciones físicas y químicas que se dan en la formación de los granos de polvo a una temperatura que irá descendiendo de los 1.500º C a los 300 º C para simular los procesos que ocurren en el medio interestelar: «Empezaremos en la zona más caliente y dejaremos que el gas vaya enfriándose, formando nanopartículas similares a las que se forman en torno a las estrellas y analizándolas», añade.
«La composición del gas a partir del cual formaremos granos de polvo será similar a la obtenida, a partir de observaciones astronómicas, de las atmósferas de esas estrellas». El ingrediente para reproducir el gas será esencialmente una mezcla de hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, azufre, silicio, titanio, hierro y otros metales. Primero comenzarán con una atmósfera pura en hidrógeno y carbono y, poco a poco, irán complicando el experimento.
La segunda máquina simulará lo que le ocurre al gas que hay en torno a la estrella, es decir a las moléculas en fase gaseosa. Por último, la tercera cámara se instalará en Toulouse y se encargará de deshacer y analizar la estructura molecular de los granos de polvo fabricados en la Stardust.
Aplicaciones en otros campos
Cernicharo admite que se trata de un proyecto «ambicioso y de alto riesgo», aunque lo considera «realista» y cree que «el impacto de los resultados puede desbordar los objetivos iniciales del proyecto».
También destaca las aplicaciones que estos experimentos tendrán en otros campos: «Nanocosmos va a producir nanopartículas utilizando condiciones físicas muy especiales, y las nanopartículas tienen aplicaciones mucho más allá de la astrofísica, como las ciencias de materiales, la industria, las comunicaciones, la química o la biotecnología», sostiene.
Aunque a muy pequeña escala, Nanocosmos recuerda en cierto modo al experimento del Gran Colisionador de Hadrones del CERN en el que se reproducen las condiciones que se dieron tras el Big Bang: «El experimento del CERN ha costado probablemente más de mil veces que Stardust, pero es un buen ejemplo ya que se interesa por procesos fundamentales ligados a la formación de nanopartículas que van mucho más allá del puro interés astrofísico y tienen un gran impacto en nuestras teorías físicas. En el caso del CERN, en las partículas elementales, y en el de Nanocosmos, en los granos de polvo que forman los planetas rocosos", compara.
Estos procesos de condensación de gas y polvo, recuerda el científico, son los mismos que ocurrieron en el momento de la formación de nuestro sistema solar hace unos 4.500 millones de años. Y es que, al fin y al cabo, «somos polvo de estrellas».
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