Física Galáctica y el atasco a la altura de Los Rodeos

Hay muchas propiedades de las galaxias que podemos medir con nuestros telescopios. Podemos medir su forma, su color, su tamaño, su composición química, su temperatura, su edad... Básicamente es a eso a lo que nos dedicamos los que trabajamos en entender la evolución de las galaxias: medir sus propiedades en detalle para, con suerte, poder entender algo sobre ellas. Un trabajo humilde.

Hasta aquí nada digno de una entrada en la Gaveta de Astrofísica. Bueno, pues resulta que siempre que tomamos una nueva medida, siempre que miramos nuevos objetos, siempre que descubrimos una nueva propiedad, siempre, siempre, algo raro pasa cuando llegamos a galaxias (y sus halos de materia oscura) con una masa de un billón (de masas solares). Las galaxias por debajo de un billón de masas solares son azulitas, por encima son rojas. Por debajo de un billón tienen forma de discos, por encima de pelotas de fútbol. Por debajo siguen formando estrellas nuevas, por encima solo vemos estrellas viejas. Es algo tan obvio, tan insospechadamente común, que si tuviera que resumir todo lo que sabemos del Universo en solo dos palabras lo tendría claro: un billón. Y ya está, no hay más. Esa escala crítica de un billón de masas solares es definida (o define) toda la física que conocemos del Universo. Esto sí merece una entrada en esta sección ¿no? Milenios observando el cielo, desde Babilonia al Roque de Los Muchachos, para llegar a dos palabras que lo resumen todo: un billón.

Está bien, muy poético y muy sugerente todo eso del billón de masas solares y de los babilonios. Pero ¿qué tiene de especial ese número? Y sobre todo ¿qué tiene que ver con las colas en la TF-5? Vamos a ello. 07:45 de la mañana, autopista del Norte a la altura de Guamasa. Hay muchos coches alrededor pero se conduce bien y relativamente rápido. Hoy parece que vamos a llegar a tiempo al trabajo. De repente, como de la nada, un pequeño frenazo del coche de delante nos hace reducir de golpe la velocidad. Como un acordeón y sin saber muy bien por qué, estamos parados en medio de la autopista. La energía que llevaba el coche se ha ido a los frenos, que ahora están calientes, echando humo. Con todos los coches alrededor haciendo lo mismo, la temperatura del asfalto sube. Toda la velocidad, toda la energía que llevaban los cientos de coches ahora parados se pierde en el aire. Media hora más tarde, y sin razón aparente, los coches empiezan a moverse de nuevo, más rápido incluso de lo que lo hacían al principio. No ha habido un accidente, nada raro en la carretera. ¿Qué ha pasado?

Este fenómeno, tan común al volante, sucede también a escalas cosmológicas y tiene el nombre de onda de choque. Cuando la velocidad de los coches es mayor que la velocidad con la que se propaga la información, ocurre la catástrofe. Un ligero frenazo y como no hay tiempo de reacción, todos los coches se agolpan y se paran. En las galaxias, el proceso es casi idéntico. El halo de materia oscura es su autopista del Norte y los coches son átomos de gas cayendo hacia el centro. Si una galaxia es muy masiva, por encima de un billón de masas solares, el gas cae tan rápido que no le da tiempo a reaccionar y se forma también una onda de choque. Como en Los Rodeos, cuando el gas se frena, toda la energía que llevaba se desprende en forma de calor (igual que los frenos del coche) y la temperatura sube inexorablemente.

Un billón de masas solares, nuestro número favorito, marca entonces un límite tan difícil de evitar como no coger colas por las mañanas. Si la galaxia es muy masiva, el gas no va a tener tiempo de reaccionar y se va a formar una onda de choque. Esas ondas de choque van a calentar la galaxia, cambiando por completo sus propiedades. No deja de ser sorprendente que tanto nuestro día a día como el de las galaxias esté tan marcado por algo tan simple como un atasco. De alguna manera es hasta bonito compartir algo así con el Universo. Es más, el límite que marca el billón de masas solares nos enseña también una lección importante: la única manera de evitar atascos es reducir el número de coches. Que el Universo nos sirva pues de ejemplo a conductores y responsables públicos.

(*) Ignacio Martín Navarro nació en Santa Cruz de Tenerife. Tras licenciarse en Física y doctorarse en Astrofísica por la Universidad de La Laguna con un proyecto llevado a cabo en el Instituto de Astrofísica de Canarias, pasó cuatro años investigando a caballo entre la Universidad de California, Santa Cruz, y el Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemania, estudiando la formación y evolución de las galaxias más masivas del Universo. En la actualidad es investigador Ramón y Cajal del IAC.

Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez