Conny Aerts: "Cada estrella tiene su sinfonía, sus tonos musicales"

El espacio es una sinfonía continua de melodías, aunque, lamentablemente, no podamos oírlas desde la Tierra. Desde hace un par de décadas, sin embargo, los telescopios espaciales nos permiten escuchar por primera vez las canciones únicas que emanan de los corazones de las estrellas y que nos explican aquello que hasta ahora era invisible a la ciencia y al conocimiento humano: la vida interior de estos astros, bloques fundamentales de las galaxias y del Universo, y verdaderas fábricas de los materiales de que estamos compuestos. Como dijo el astrofísico y divulgador Carl Sagan, “todos somos polvo de estrellas”.

Conny Aerts, directora del Instituto de Astronomía de la Universidad KU Leven y directora de la Cátedra del Grupo de Astrosismología en la Universidad de Radboud, en los Países Bajos, es un referente y una de las mentes brillantes que sentaron las bases para poder escuchar estas sinfonías estelares, clave para determinar el tamaño, la masa y la edad de las estrellas. Aerts ha visitado Barcelona esta semana para dar una conferencia en el CosmoCaixa.

Cada noche miramos el cielo y vemos pequeños puntos de luz, pero no oímos nada. Y, sin embargo, usted afirma que podemos escuchar las estrellas.

— Hay ondas sonoras en las estrellas, pero no las oímos desde la Tierra. Esto es porque en el espacio existe el vacío entre estos astros y nosotros, y el sonido no puede viajar en el vacío. Y también porque la frecuencia de las ondas sonoras estelares no está en el rango audible del oído humano. Lo que hacemos los astrosismólogos como yo es desvelar la sinfonía de cada estrella.

¿Cómo?

— En su núcleo se producen ondas sísmicas que se propagan por el interior y que tienen una frecuencia. Nosotros cogemos estos tonos musicales de las ondas y los sonorizamos, es decir, convertimos los datos en sonidos y pasamos las frecuencias de las ondas sonoras estelares a un rango audible para los humanos, siempre respetando la sinfonía de cada estrella, porque cada una tiene sus tonos musicales.

¿Esta sinfonía cómo la compongo, la estrella?

— Las estrellas, como nuestro Sol, son esferas de gases calientes, verdaderas bolas de fuego. En algunas de las capas que las forman se produce un movimiento realmente turbulento. Hay que imaginarlo como una caldera de agua que ponemos al fuego a hervir, y que se calienta desde abajo hasta que, finalmente, arranca el hervor. En una estrella pasa lo mismo: en el núcleo se genera el calor mediante reacciones nucleares, se produce fusión nuclear; después este calor se disemina a otras capas y el gas comienza a hervir, lo que hace que la superficie de la estrella se mueva arriba y abajo, como pasa en la caldera de agua. Y esta vibración de la superficie genera un sonido.

Las ondas sonoras las genera el gas hirviendo, pues.

— Y viajan a través de la estrella, que es la cavidad sonora. Cuanto más grande es la estrella, más tiempo necesitan las ondas sonoras para viajar de un extremo a otro y rebotar por la cavidad. Por lo tanto, midiendo el tiempo que tardan en hacerlo podemos saber si la estrella es pequeña o grande. Y esto también se corresponde con las frecuencias: cuanto más grande, más baja es la frecuencia, y cuanto más pequeña, más elevada. A menudo en las charlas que doy, incluso con niños de primaria, les explico que les ayudaré a sentir la música de las estrellas poniéndolos en el centro de una y después sonorizando toda la sinfonía de ondas hacia sus orejas, y entonces la podrán oír. A menudo les hago escuchar diferentes frecuencias y... ¡no fallan! Saben identificar si la estrella es más grande o más pequeña.

Se convierten en astrosismólogos por unos minutos.

— Incluso las personas con ceguera pueden serlo, porque además tienen una capacidad auditiva muy buena. Así que, aunque son puntos pequeños en el cielo por la noche, la frecuencia es lo que realmente nos dice si una estrella es grande, más que el Sol, o igual que el Sol o más pequeña. Y esta frecuencia cambia con el tiempo. El Sol es ahora una enana amarilla, pero se convertirá en una gigante roja, y cuando esto pase sus frecuencias de sonido bajarán y solo oiremos una especie de zumbido cósmico.

¿Cómo escuchas las estrellas?

— Utilizamos datos de satélites que observan los brillos, y los brillos dependen de la temperatura. Como en una olla de agua, el gas hirviendo tiene un movimiento ascendente y descendente: cuando el gas sube, se enfría un poco y la estrella es menos brillante. En algunas zonas de la capa más externa estelar también hay gas que cae hacia el núcleo y se calienta, lo que hace que aumente la temperatura y el brillo. Son vibraciones minúsculas, pero, aun así, cambian el brillo. Si miramos el gráfico de estas vibraciones, recuerda la señal sísmica que registraría un sismógrafo cuando hay un terremoto en la Tierra. Los satélites son los instrumentos que nos permiten observar estas variaciones de brillo, imperceptibles al ojo humano, que los científicos desciframos y que nos permiten destilar las frecuencias de las ondas sonoras.

¿Por qué es importante saber qué pasa dentro de una estrella?

— La vida de la estrella depende de lo que pasa en el núcleo interno, en las capas profundas donde la temperatura es de millones de grados y se producen reacciones nucleares. Estas reacciones son las que determinarán cómo vivirá su vida la estrella, cómo morirá. Es una información muy valiosa, porque, al final, las estrellas son los bloques elementales que forman nuestro universo. La astrosismología nos permite adentrarnos profundamente en la física estelar, de manera muy similar a como hacen los sismólogos en la Tierra, y averiguar la edad, la masa, el volumen de las estrellas con una precisión sin precedentes. También nos permite responder una de las cuestiones más fundamentales: de dónde viene la materia de que estamos compuestos.

Todas somos polvo de estrellas.

— ¡Lo somos! Las estrellas son las fábricas de metal del Universo. En el Big Bang solo había hidrógeno y helio, y un poco de litio. Tócatelos cabellos, las manos, los pendientes que llevas, el móvil con el que me grabas... Todos y cada uno de los átomos que forman todas estas cosas una vez estuvieron en una explosión de supernova. Todos los elementos químicos, los componentes de qué está hecha la materia, se fabrican en las estrellas, a lo largo de su camino evolutivo, de su ciclo de vida. Y por eso queremos entenderlo todo mejor. Saber la edad de la estrella nos permite calcular cuánto tiempo ha sido capaz de producir materiales. También es importante entender cómo gira el gas. Y esta es la principal contribución mía a este campo.

¿Cuál?

— Imagínate que estoy tocando en el piano una melodía encima de un podio que está quieto. El sonido será agradable. Pero ahora imagínate que el podio en el que estoy empieza a girar. La melodía se destruirá a causa de la rotación y la experiencia de escucharme será terrible. Lo mismo pasa con las estrellas. Las ondas sonoras se desplazan con la frecuencia de rotación, el efecto de Coriolis que estudiabas en la escuela. Y esto lo podemos desentrañar porque podemos medir los cambios de las ondas sonoras creadas por la rotación del gas en el interior de la estrella. ¡Esto es único! Solo la astrosismología puede proporcionar esta información.

¿Por qué es importante?

— Porque cuando giras, como pasa cuando con la cucharilla remueves el café con leche, se mezclan los ingredientes de manera mucho más eficiente. Cuando gira el interior de la estrella, el gas mezcla los átomos de los diferentes elementos de manera muy eficiente. Si la rotación es rápida, se introduce más hidrógeno en el núcleo de la estrella. Si tiene más hidrógeno, la estrella vive más tiempo, porque la esperanza de vida estelar viene determinada principalmente por la cantidad de hidrógeno del núcleo, que se puede transformar en helio. Así pues, cuanta más rotación, más combustible para alimentar la fusión nuclear. Y si la estrella vive más tiempo, puede fabricar más materiales.

Su trabajo matemático ha sido crucial para descifrar las sinfonías de las estrellas.

— Cuando yo era joven había una teoría que decía que si alguna vez pudiéramos observar las frecuencias de las ondas a causa de las vibraciones estelares podríamos deducir información física. A mí me atraía mucho, eso, y estudié matemáticas, y durante muchos y muchos años me dediqué a desarrollar los modelos matemáticos que en un futuro, si alguna vez consiguiéramos buenos datos, podríamos usar para detectar las vibraciones de las estrellas. Sabía que en el futuro habría misiones espaciales que nos permitirían obtener esos datos. ¡Así que fui muy paciente! En aquel momento era una de las pocas personas en el mundo que trabajaban en este ámbito.

Hasta que se lanzó la misión Corot, en 2006, y después Kepler y Tess, los dos cazadores de exoplanetas.

— Corot estaba equipado con un detector muy refinado que permitía medir estas variaciones de brillo que nos desvelan la música interna estelar. Y Kepler y Tess se basaban en el método del tránsito para detectar planetas fuera de nuestra galaxia: cuando un cuerpo celeste se mueve delante de una estrella, el brillo de esta estrella disminuye un poco. Estos instrumentos miden estos pequeños cambios, invisibles al ojo humano, con una precisión muy elevada, a escala de una parte por millón, que es exactamente lo que yo necesito. Recuerdo una conversación con el investigador principal de la misión Kepler de la NASA, William Borucki. Cuando se envió, en 2009, yo todavía era una joven científica, y le dije: “Vosotros encontraréis exoplanetas y será un gran éxito, pero habrá otro, porque nosotros conseguiremos desarrollar astrosismología a partir de las vibraciones estelares”. Me miró incrédulo, como si dijera una gran tontería. Cuando años más tarde fue el caso, me tuvo que reconocer que tenía razón.

¿Fue una sorpresa que funcionara?

— No para mí, porque estaba convencida. [Ríe.] Pero sí que fue una sorpresa descubrir que la rotación dentro de las estrellas se produce diferente a como pensábamos. De hecho, estábamos totalmente equivocados, porque asumíamos que era mucho más rápida de lo que realmente es. Y si las estrellas giran más lento, la mezcla de componentes también se ve afectada. Hay aspectos de la física que no conocíamos. Ahora tenemos modelos mucho mejores, porque hemos hecho evolucionar el modelo estelar. También sabemos que los campos magnéticos son una fuerza adicional, y que hay fuerzas de marea. Como pasa con el sistema Tierra-Luna, cuando hay un sistema de dos estrellas o de una estrella y un planeta pesado crean mareas entre sí. Estas mareas deforman las estrellas, que dejan de ser esferas cuando están juntas y devienen aplanadas. La descripción matemática de las oscilaciones no se puede hacer como si hubiera una esfera. Y es un enorme reto matemático que intentaremos resolver. De hecho, ahora nos han concedido una ayuda Synergy del Consejo Europeo de Investigación para trabajar en ello. Junto con otros cuatro equipos internacionales, intentaremos mejorar los modelos que representan cómo viven las estrellas aplanadas, cómo se pueden medir sus vibraciones, cómo se pueden interpretar.

Usted es una referencia en este ámbito.

— Un ámbito dominado por los hombres. No ha sido nada fácil hacer carrera en él, hace 30 años no había tanta atención a los aspectos de género y diversidad, y apenas había mujeres de mi edad. Por eso siempre he intentado hacer de modelo y transmitir a las chicas y las mujeres que pueden dedicarse a la astrofísica. Aún más, soy una firme convencida de la ciencia en equipo y de que cuanta más diversidad, más creatividad y mejor trabajo. Los éxitos egocéntricos no me interesan.