Mar. Dic 10th, 2019

La vida de una estrella: como nacen, evolucionan y mueren

La mayor parte de los objetos que pueden verse en el cielo nocturno son estrellas, unos pocos centenares son visibles a simple vista. Una estrella es una bola caliente principalmente compuesta por hidrógeno gaseoso. El Sol es un ejemplo de una estrella típica y común. La gravedad impide que el gas se evapore en el espacio y la presión, debida a la alta temperatura de la estrella, y la densidad impiden que la bola encoja. En el corazón de la estrella, la temperatura y la densidad son lo suficientemente altas para sustentar a las reacciones de fusión nuclear [-Fusión nuclear: Es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen y forman un núcleo más pesado. Simultáneamente se libera o absorbe una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.

• Estado plasmático: 

Se denomina plasma al cuarto estado de agregación de la materia, un estado fluido similar al estado gaseoso, pero en el que determinada proporción de sus partículas, están cargadas eléctricamente y no poseen equilibrio electromagnético, por eso son buenos conductores eléctricos y sus partículas responden fuertemente a las interacciones electromagnéticas de largo alcance.

• Estado de agregación:

En física y química se observa que, para cualquier sustancia o mezcla, modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados de agregación de la materia, en relación con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen.], y la energía, producida por estas reacciones, hace su camino a la superficie y la irradia al espacio en forma de calor y luz. Cuando se agota el combustible de las reacciones de fusión, la estructura de la estrella cambia. El proceso de producir elementos, cada vez más pesados, a partir de los más livianos y de ajustar la estructura interna para balancear gravedad y presión, es llamado evolución estelar.

Todas las estrellas visibles a simple vista forman parte de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La Vía Láctea es un sistema compuesto por unos cien mil millones de estrellas, junto con una considerable cantidad de material interestelar. La galaxia tiene forma de un disco chato sumergido en un halo débil y esférico. La gravedad impide que las estrellas se escapen y, sus movimientos, hacen que el sistema no colapse. La Vía Láctea no posee un límite definido, la distribución de las estrellas decrece gradualmente con distancias crecientes del centro.

Evolución estelar

Las estrellas no son objetos estáticos. A medida que la estrella consume combustible en sus reacciones nucleares (Los procesos nucleares o reacciones nucleares son procesos de combinación y transformación de las partículas subatómicas y núcleos atómicos), su estructura y composición varían, afectando su color y su luminosidad.

Todas las estrellas de la secuencia principal poseen interiores lo suficientemente calientes para fusionar cuatro átomos de hidrógeno en un átomo de helio, y este átomo de helio es 0,7% más liviano que lo que eran los cuatro átomos de hidrógeno. La masa perdida se convierte en energía, y esta energía se libera proveyendo a la luminosidad de la estrella. A lo largo de miles de millones de años, el helio residual se acumula en el núcleo de la estrella. Cuando se ha acumulado suficiente helio, éste puede también generar reacciones nucleares. En estas reacciones, tres átomos de helio se convierten en un átomo de carbono. El encendido de las reacciones nucleares del helio puede ocurrir sólo cuando el interior de la estrella alcanza una mayor temperatura, y esta altísima temperatura hace que la superficie exterior de la estrella se expanda a un mayor tamaño del que tenía cuando permanecía en la secuencia principal. Así como el núcleo de la estrella es más caliente, la superficie es ahora más fría, haciendo que la estrella se vuelva más roja. Así, con el tiempo, la estrella se vuelve gigante roja.

La evolución a partir de la secuencia principal hacia gigante roja ocurre en diferentes tiempos para las diferentes estrellas. Las estrellas que son más pesadas y calientes, se transforman en gigantes rojas en sólo 10 millones de años. A estrellas más frías y livianas, como nuestro Sol, les toma 10 mil millones de años transformarse en gigantes rojas.

Eventualmente, todo el helio del núcleo de la estrella es utilizado. En este punto, lo que ocurrirá después depende de la masa de la estrella. Las más pesadas, entre seis y ocho veces más masivas que nuestro Sol, tienen suficiente presión en sus núcleos para comenzar la fusión del carbono. Una vez que se acaba el carbono, explotan como supernovas, dejando tras de sí a estrellas de neutrones o agujeros negros. Las estrellas menos masivas simplemente se apagan, derramando sus capas externas en bellas nebulosas planetarias, y dejando el núcleo como una enana blanca caliente.

Enanas blancas

Las enanas blancas son estrellas calientes y pequeñas, generalmente como del tamaño de la Tierra, por lo que su luminosidad es muy baja.

El núcleo de una enana blanca consiste de material de electrones degenerados. Sin la posibilidad de tener nuevas reacciones nucleares, y probablemente después de haber perdido sus capas externas debido al viento solar y la expulsión de una nebulosa planetaria, la enana blanca se contrae debido a la fuerza de gravedad.

Después de que una estrella se ha convertido en enana blanca, lo más probable es que su destino sea enfriarse y perder brillo. Debido a que las enanas blancas tienen una baja luminosidad, pierden energía lentamente, por lo que pueden permanecer en esta etapa en el orden de años. Una vez que se enfrían, se vuelven rocas que se quedan vagando por el Universo.

Nebulosas

Originalmente, la palabra “nebulosa” se refería a casi cualquier objeto astronómico extenso (diferentes de los planetas y los cometas). La palabra “nebulosa” deriva de su aspecto difuso, como las nubes. Antes que los astrónomos supieran que las galaxias eran conjuntos distantes de estrellas, a las galaxias se las llamaba también nebulosas debido a su apariencia difusa. Hoy, reservamos la palabra nebulosa para objetos extensos que consisten, fundamentalmente, de gas y polvo.

Las nebulosas existen en diversas formas y tamaños y se forman de diferentes modos. En algunas nebulosas, las estrellas se forman a partir de colapsos de grandes nubes de gas y polvo. Una vez que algunas estrellas se forman dentro de la nube, su luz pasa a iluminar la nube, haciéndola visible. Estas regiones de formación de estrellas son lugares de las nebulosas de emisión y reflexión.

Las nebulosas de emisión son nubes de gas a alta temperatura. Los átomos, en la nube, son energizados por la luz ultravioleta de una estrella cercana y emiten radiación cuando vuelven a su estado de menor energía (las luces de neón brillan prácticamente del mismo modo). Las nebulosas de emisión son comúnmente rojas, debido a que el hidrógeno, que es el gas más común en el universo, en general emite luz roja.

Las nebulosas de reflexión son nubes de polvo que simplemente reflejan la luz de una o de varias estrellas cercanas. Las nebulosas de reflexión son usualmente azules ya que la luz azul se dispersa más fácilmente.

Las nebulosas de emisión y de reflexión son vistas, a menudo, juntas y, así, se las reconoce como nebulosas difusas. En algunas nebulosas, las regiones de formación de estrellas son muy densas y gruesas, tanto que la luz no puede atravesarlas. Lógicamente, a ellas se las llama nebulosas oscuras.

Otro tipo de nebulosas son las llamadas nebulosas planetarias, resultantes de la muerte de una estrella. Cuando una estrella ha quemado tanto material, que no puede ya sostener sus propias reacciones de fusión, la gravedad de la estrella causa su colapso. Cuando la estrella colapsa, su interior se calienta. El calentamiento del interior produce un viento estelar que permanece por unos pocos miles de años y que sopla las capas exteriores de la estrella. Cuando esas capas se han soplado, el núcleo remanente calienta los gases, que están ahora lejos de la estrella, y los hace brillar. La “nebulosa planetaria” resultante (llamada así debido a que su aspecto se parece al de los planetas gigantes gaseosos vistos a través del telescopio) son envolturas de gas brillante que rodean a un pequeño núcleo. Los astrónomos estiman que nuestra galaxia contiene alrededor de 10.000 nebulosas planetarias. Las nebulosas planetarias son una parte común en el ciclo de vida normal de una estrella, pero ellas viven poco, sólo alrededor de 25.000 años.

Temática sugerida por: Camila Balladares y Ana Sofia

Fuentes: 

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