2016 - Por Cintia Peri, Dra. en Astronomía, FCAG-UNLP

Cuando miramos el cielo en una noche despejada y alejados de la ciudad, vemos estrellas. Muchas de ellas. Incluso podemos observar conjuntos de estrellas, galaxias, planetas, la Luna, quizás algún cometa, meteoros y una infinidad de objetos celestes. Existe un factor común entre todos ellos y que pasa casi desapercibido: están en movimiento. Algunos más lentos, otros más rápidos, pero todos se mueven.

Si hablamos de movimiento, no podemos dejar de hacer referencia al concepto de velocidad. Pero, ¿qué es la velocidad? Para poder definirla necesitamos varias cantidades: una distancia, un lapso de tiempo, y un punto de referencia, es decir, un lugar desde el cual midamos esa distancia. Por ejemplo: tengo que ir caminando desde el Planetario hasta el Rectorado de la Universidad ¿a qué velocidad haré el trayecto? Entre los dos puntos que tengo que recorrer hay unas 20 cuadras, es decir, 2 kilómetros. Hice la prueba, y tardé entre 25 y 30 minutos. Ésto quiere decir que en una hora puedo recorrer 4 kilómetros. ¿Suena familiar, no? Pues sí, eso es la velocidad: un número acompañado, generalmente, de kilómetros por hora, km/h (para ser específicos en términos matemáticos, deberíamos expresar “kilómetros SOBRE hora”). En este caso, 4 km/h. ¿Fácil no? Si realizo un recorrido de 2 kilómetros en un lapso de 30 minutos, entonces habré caminado a una velocidad de 4 km/h.

Luego, por ejemplo, si me pregunto a que velocidad iría una persona trotando, puedo hacer el siguiente razonamiento. En una media maratón, se recorren 21 kilómetros en aproximadamente 2 horas. No tengamos en cuenta por ahora a los deportistas profesionales ¡pues ellos tardan menos!. Si recorremos 21 kilómetros en 2 horas, quiere decir que en una hora recorreríamos aproximadamente 10 kilómetros. Así es que nuestra velocidad a lo largo de todo el recorrido sería más o menos de 10 km/h. ¡Fácil de nuevo!

La velocidad no es otra cosa que la relación existente entre una distancia recorrida y el tiempo necesario para realizar dicho trayecto

Podemos analizar muchísimos objetos que nos rodean en la vida cotidiana, y de lo que podemos percatarnos de inmediato es que, eso del movimiento en el cielo, no es tan distinto a lo que ocurre en la Tierra.

Sigamos un poco más. ¿Conocés a los animales más veloces de la Tierra? Acá te los presento. El animal más veloz en el mar es el pez vela, y puede alcanzar en el agua hasta unos 110 km/h. El guepardo, muy conocido por su gran velocidad, puede alcanzar en tierra hasta 120 km/h. Pero, no te asombres aún, pues el animal más rápido en el aire, el halcón peregrino, puede llegar hasta ¡390 km/h! 

Todo ésto que hemos analizado son casos que observamos en la naturaleza. Vayamos por los vehículos artificiales, entonces. ¿A qué velocidad se mueve por la ciudad una persona en bicicleta? Teniendo en cuenta que debe respetar los  semáforos, y puede tener muchos obstáculos en su camino, y nada lo apura, supongamos que puede ir a unos 10 km/h. Y, ¿un auto? Sale un auto desde La Plata y se dirige hacia Chascomús, localidad aproximadamente a unos 80 km, tardando 1 hora. ¿A qué velocidad fue? Tenemos una distancia, un lapso de tiempo, y entonces sabemos que fue a 80 km/h. ¿Y una moto? Las motos pueden tener velocidades muy parecidas a los autos, aunque las de competición logran en promedio 200 km/h; incluso en las competencias más exigentes, pueden alcanzar velocidades máximas de 350 km/h. ¿Los Fórmula 1? ¡Esos sí que son rápidos! El promedio de las velocidades en carrera es de 250 km/h, pero en algunos tramos en donde hay largas rectas, pueden llegar hasta 390 km/h. Casi que no le gana al halcón peregrino, ¿no?

Ahora sí, vamos al aire. Nos despegamos de la Tierra junto a un gran avión, y descubrimos que la velocidad que mantiene en su recorrido, es de 1.000 km/h. ¿Interesante, no? Pero hay más. La palabra despegue está muy bien utilizada. ¿Qué nos mantiene “atados” a la Tierra? ¿Qué hace que no me despegue de la silla mientras escribo estas líneas? ¿y a vos mientras leés? Acertaste; es eso que enunció Newton en el siglo 17. La gravedad. Hoy la conocemos como una de las leyes fundamentales de la naturaleza: la ley de gravitación universal. Esta ley describe que los cuerpos que tienen masa se atraen entre sí por medio de la fuerza de gravedad. Esa atracción, o fuerza, dependerá de sus masas y de la distancia que exista entre ellos. Pero volvamos al ejemplo que nos trajo hasta aquí. La Tierra es muchísimo más grande que todos los elementos que tiene sobre ella: cada uno de nosotros, nuestras casas, los autos, los animales, los edificios, los barcos, los aviones, los árboles, hasta el agua de los océanos. Es por ello que librarse de la fuerza que nos hace la Tierra hacia su centro sea tan difícil. Despegarse de ella no es fácil. Pero, no es imposible. Un avión, al despegar, se libera de ella, aunque quede relativamente “cerca”. ¿Y si quiero despegarme aún más que un avión? ¿si necesito poner un satélite en órbita? ¿o enviar una sonda a algún planeta? ¿tengo que hacer más fuerza? ¡Sí, y muchísima! Esa fuerza que debo ejercer me dará un impulso muy grande, y con ello una velocidad enorme. Hasta ahora con nuestros ejemplos hemos alcanzado la velocidad de 1.000 km/h. ¿Sabés hasta cuánto tiene que acelerar un cohete para despegarse de la Tierra? Pues bien, deberá hacerlo hasta lograr una velocidad de ¡29.000 km/h!

La “velocidad de escape” de un planeta es la que se necesita alcanzar para vencer la fuerza de gravedad de dicho planeta y alejarse del mismo

Pero ésto no termina acá. Supongamos que estoy a cargo de alguna misión espacial, pues soñar no cuesta nada, y lancé una nave para aventurarse hasta los confines del sistema Solar. Podría ser la Voyager 1, una nave que hace ya varios años logró tal hazaña. Nunca dejo de asombrarme con la velocidad alcanzada por esta nave:  ¡17 kilómetros por segundo! Mmmm, un momento... ¿por segundo? Si hacemos una cuenta rápida, eso significa unos  61.000 km/h. Impresionante.

Ahora sí, volvamos a los movimientos de la naturaleza. Esos que no necesitan de motores ni de ningún tipo de combustible. Pensemos en la sucesión de los días y las noches. ¿Porqué ocurren? ¡Exacto! Porque la Tierra rota. A veces le damos la “cara” al Sol, y a veces la “espalda”. ¿Y a qué velocidad realizamos ese giro? A unos 1.700 km/h. Pero además de rotar sobre su eje, nuestro planeta se traslada alrededor del Sol, y lo hace a unos 100.000 km/h. Ahora bien, en el sistema Solar, acompañan a la Tierra una gran cantidad de objetos: no sólo hay 7 planetas más, sino que también se encuentran los planetas enanos, asteroides, cometas, y demás miembros de la familia. El Sol es el mayor cuerpo del sistema planetario, y su gravedad es la que domina el movimiento de todos esos objetos. Así como la Tierra se traslada alrededor del Sol, el resto de los planetas también lo hacen. El planeta más cercano al astro rey, Mercurio, se mueve a unos 170.000 km/h, mientras que el más lejano, Neptuno, a unos 17.000 km/h. El sistema Solar, como un todo, se mueve a unos 50.000 km/h. Pero entonces, ¿el Sol se mueve? Sí, y cuando se mueve arrastra a todo el sistema consigo.

El Sol es una estrella relativamente pequeña. Aunque sea enorme en comparación a la Tierra (unas 330.000 veces mayor), dentro de todos los tipos de estrellas que existen, no es de las más brillantes ni de las más grandes. Entonces, uno podría pensar que si una estrella es muchísimo más grande que el Sol, no se podría mover tan rápido. Pero a veces la intuición engaña. Existe una manera de acelerar estrellas de gran masa. Estas estrellas se encuentran en lo que se conoce como cúmulos, que son grupos de miles de estrellas (incluso hasta decenas de miles), y, al vencer la gravedad que las ata a estos sistemas, pueden desplazarse a grandes velocidades. Es similar a cuando despega el cohete: éste se despega de la acción de la gravedad de la Tierra, y las estrellas se pueden despegar de la acción de la gravedad de miles de ellas, es decir, del cúmulo entero.

¿Cómo se despegan? Hay dos maneras. La primera: supongamos que dentro del cúmulo existe un sistema de dos o tres estrellas que están “unidas” gravitatoriamente, las cuales ya poseían ciertas velocidades en ese entorno cercano. Llega una estrella externa, también con una cierta velocidad, y sucede algo parecido a una colisión: una de ellas resulta eyectada. Es algo así como cuando se produce un choque, o se rompe algo contra el piso, algunos pedazos salen disparados. La segunda manera en que una estrella puede despegarse del cúmulo ocurre cuando sucede una supernova (o sea, la explosión de una estrella), y la estrella compañera sale eyectada como consecuencia de dicha explosión. Las velocidades de estas estrellas denominadas “de alta velocidad”, conocidas como runaway (del inglés), pueden variar entre unos pocos km/seg hasta más de 100 km/seg. Es decir, desde unos 15.000 hasta 500.000 km/h,  aproximadamente.

En el universo existen fuerzas de gravedad tan colosales que permiten que una estrella no sólo se escape de un cúmulo de estrellas sino también de una galaxia

Finalmente, las estrellas más rápidas reportadas hasta el momento, son las estrellas de “hipervelocidad”. Sus velocidades son mucho mayores que las runaway, y pueden escaparse hasta ¡de la galaxia! Si un cohete  despega de la Tierra, y una runaway de un cúmulo estelar, ¿puede una estrella llegar a escaparse de una galaxia entera? Porque en ese caso, ¡son miles de millones de estrellas que la atraen! A no asombrarse nuevamente ya que esto ocurre, y existe una manera de explicarlo. En la naturaleza, los cuerpos que ejercen la mayor gravedad que se conoce hasta el momento, son los agujeros negros. Estos cuerpos así como atraen, pueden expulsar. Si una estrella se acerca a un agujero negro, pero no lo suficiente como para quedar atrapada en su campo de gravedad, el agujero negro puede proveerle una gran “patada” que la expulse a una velocidad colosal. Esa velocidad es tan grande, que la estrella puede escapar de la galaxia. Las velocidades que se han observado hasta ahora son de entre 500 y 800 km/seg, es decir, ¡entre 2 y 3 millones de kilómetros por hora!. Y esos objetos, amigos, ¡son los Fórmula 1 estelares!

Los agujeros negros ejercen fuerzas gravitatorias tan grandes que son capaces de atraer y lanzar una estrella incluso fuera de la galaxia. Se trata de las estrellas denominadas de "hipervelocidad".

Este texto te pudo haber resultado una mera recolección de datos de velocidades, pero lo interesante es que juntos hemos tomado nota de muchas cosas: qué es la velocidad, que el Sol se mueve, qué son las estrellas de alta velocidad, las de hipervelocidad, que el halcón peregrino puede volar a casi 400 km/h, y, lo más importante, que casi nada está quieto: el Universo se encuentra en constante movimiento.

Contenido extra

Te conté que las estrellas de alta velocidad son las Fórmula 1 estelares, pero... ¿te preguntaste si existe algo que pueda despedir a un cúmulo entero de una galaxia? Si un agujero negro puede expulsar a una sola estrella. ¿qué podría expulsar a un cúmluo? Te doy una pista, existe una galaxia que se llama Messier 87, que podría darte la respuesta.