La temperatura de la atmósfera terrestre es el resultado del equilibrio entre dos procesos: la absorción de la radiación procedente del Sol (calentamiento) y la «reemisión» de esta energía por el propio planeta en el infrarrojo (enfriamiento). Como el calentamiento debido al Sol, promediado a lo largo del año, es básicamente constante, la temperatura de la atmósfera depende de la capacidad de enfriamiento del planeta: si la radiación infrarroja emitida por la Tierra escapase con facilidad, la temperatura disminuiría. Si, por el contrario, dicha radiación infrarroja no escapa fácilmente sino que es atrapada eficientemente por la propia atmósfera, la temperatura aumenta. Es bien conocido que este último proceso (el aumento de la temperatura de la atmósfera por un aumento del «atrapamiento» en el infrarrojo, llamado «efecto invernadero» por analogía con los invernaderos tradicionales) es dominante en la época que nos ha tocado vivir.

El creciente «atrapamiento» se debe a los «gases de efecto invernadero» (GEI) vertidos a la atmósfera por la actividad humana (en particular, la industria) y que contribuyen a absorber (y «reemitir» hacia la propia Tierra) la radiación infrarroja del planeta, evitando de esta manera su eficaz enfriamiento. Si bien el «efecto invernadero» se produce de forma natural en todo planeta con una atmósfera rica en GEI (por ejemplo Venus, con grandes cantidades de CO2 atmosférico y temperaturas superficiales más elevadas incluso que en Mercurio a pesar de su mayor lejanía al Sol), se refuerza en la Tierra debido al incremento artificial de GEI en la composición de la atmósfera.

Este «efecto invernadero» no solo ocurre en planetas como la Tierra o Venus; ocurre allí donde las condiciones físicas lo favorezcan, como en los núcleos (regiones centrales) de las denominadas «galaxias oscurecidas». Así lo han mostrado los investigadores Eduardo González Alfonso (Universidad de Alcalá, España) y Kazushi Sakamoto (Academia Sinica, Taiwán) mediante cálculos precisos orientados a explicar un conjunto de observaciones de dichas galaxias. Estos «invernaderos galácticos» tienen unos tamaños extraordinarios -entre 30 y 150 años luz- si los comparamos con el terrestre, cuyo diámetro es de 0.042 segundos-luz.
 

¿Cómo se produce el «efecto invernadero» en estas galaxias?

En primer lugar, hay que considerar que la fuente de calentamiento del material interestelar (gases y pequeños granos de polvo) son las estrellas y un (posible) agujero negro «supermasivo» activo en el centro de la galaxia. Por tanto, las fuentes de energía son en este caso internas al propio sistema, a diferencia de los «invernaderos terrestre y venusiano» en los que la fuente de energía -el Sol- es externa. De hecho, en estas galaxias se dan brotes de nacimiento estelar extraordinarios, y las estrellas nacidas son, en general, mucho más grandes y brillantes que el Sol. Estos brotes solo son posibles por la acumulación sin par de enormes cantidades de gas y polvo -la materia prima de la que se forman las estrellas- en dichas regiones nucleares. Así pues, la radiación de las estrellas allí nacidas (que se cuentan por millones o decenas de millones) es absorbida por los granos de polvo del material interestelar del que ellas mismas han nacido. Por absorber la radiación estelar, el polvo interestelar se calienta, y al bloquear tal radiación las galaxias se «oscurecen» (de ahí su nombre). En segundo lugar, el enfriamiento se debe principalmente a la emisión en el infrarrojo de dichos granos de polvo. El «efecto invernadero» se produce porque, debido a la gran acumulación de materia en estas regiones nucleares, la emisión infrarroja de los granos es a su vez absorbida -atrapada- por los propios granos, es decir, no escapa con facilidad (a un fotón o partícula de luz del infrarrojo le cuesta del orden de diez mil años escapar al exterior). Este «atrapamiento» de energía en el infrarrojo genera un aumento enorme de la temperatura en toda la región central de la galaxia. En relación con el invernadero terrestre, los granos de polvo en tales galaxias desempeñan un doble papel: tanto el de la superficie terrestre -ya que emiten en el infrarrojo y son responsables del enfriamiento- como el de los gases de «efecto invernadero», al atrapar eficientemente la propia energía que ellos mismos emiten.

Son diversas las evidencias que indican la realidad del «efecto invernadero» en los núcleos de las «galaxias oscurecidas». Además de observarse las enormes acumulaciones de materia interestelar, se infieren temperaturas muy altas en estos núcleos -incongruentes con la luminosidad emitida por tales regiones- y se observa por añadidura la emisión brillante de gases (en particular, el cianuro de hidrógeno, HCN) con extrema excitación, lo que solo se puede entender en base al sobrecalentamiento.

Por tanto, el «efecto invernadero» es un fenómeno físico universal que se dará allí donde prevalezcan las condiciones adecuadas. Si bien reside en nuestra colectiva mano la posibilidad de evitar tales condiciones en el planeta en el que vivimos, el efecto en los «invernaderos galácticos» permanecerá hasta que el material interestelar responsable sea expulsado por la actividad de las estrellas masivas y agujeros negros.

===============================================================

Referencia bibliográfica: Eduardo González-Alfonso & Kazushi Sakamoto. “The Greenhouse Effect in Buried Galactic Nuclei and the Resonant HCN Vibrational Emission”.
The Astrophysical Journal, 2019, Volume 882, Issue 2, article id. 152.
DOI: 10.3847/1538-4357/ab3a32

otri@uah.es