Ciclo de vida de una estrella

Introducción

Las estrellas son los elementos básicos que forman las galaxias y atraviesan cambios increíbles a lo largo de sus vidas. Las estrellas comienzan como nubes de polvo y gas, crecen hasta brillar intensamente y eventualmente mueren. Luego, o se desvanecen tranquilamente o explotan en una supernova.

En este artículo, veremos más de cerca cada parte de la vida de una estrella, desde sus primeros días en una "guardería" de formación estelar hasta sus momentos finales, que pueden dejar atrás una estrella de neutrones, un agujero negro o una simple enana blanca. Únase a nosotros para explorar las historias de vida de las estrellas, los poderosos procesos que energizan el universo y crean los bloques de construcción necesarios para la vida.

El inicio de la vida de una estrella

Nebulosa: La vida de una estrella comienza en una nebulosa, una gigantesca nube de polvo y gas. La gravedad atrae las partículas de la nebulosa y crea regiones densas.

Protoestrella: A medida que la región se vuelve más densa, se calienta y forma una protoestrella, una masa caliente y brillante que aún no es una estrella completamente desarrollada.

Secuencia principal: Cuando el núcleo de la estrella se calienta lo suficiente, el hidrógeno se convierte en helio, liberando energía. Esto marca el nacimiento de una estrella de la secuencia principal. Durante este tiempo, la estrella permanece estable porque la energía de la fusión equilibra la gravedad que tira hacia adentro. Esta fase es la más larga de la vida de una estrella y puede durar miles de millones de años, dependiendo de la masa de la estrella.

A partir de este momento, la vida de la estrella puede seguir dos caminos: puede convertirse en una estrella promedio o en una supergigante.

La vida de una estrella promedio

Si la estrella se forma como una estrella promedio similar a nuestro Sol, podría pasar unos 10 mil millones de años en la fase de secuencia principal porque quema su combustible mucho más lentamente. Durante este período estable, la estrella fusiona hidrógeno en helio en su núcleo, manteniendo una salida constante de luz y calor.

Nuestro Sol, por ejemplo, lleva aproximadamente 4.600 millones de años en su fase de secuencia principal, lo que significa que le quedan unos 5.400 millones de años antes de que agote su combustible de hidrógeno.

Después de esta fase, se expandirá hasta convertirse en una gigante roja y eventualmente perderá sus capas externas, dejando una densa enana blanca.

Gigante roja

Después de la secuencia principal, las estrellas promedio se expanden y se convierten en gigantes rojas. Esto ocurre porque la estrella se queda sin hidrógeno en su núcleo. El núcleo se encoge y se calienta, lo que provoca que el hidrógeno alrededor de él se caliente y comience a arder.

Mientras tanto, las capas externas de la estrella se expanden y se enfrían. Aunque la superficie externa se enfría, la estrella se expande y se vuelve mucho más brillante en general.

En algún momento, el núcleo se calienta lo suficiente como para comenzar a fusionar helio en carbono y oxígeno. Esta etapa es más corta e inestable que la secuencia principal.

Nebulosa planetaria

Una vez que una estrella quema todo su helio, sus capas externas se desprenden y flotan en el espacio, creando una nube de gas colorida y brillante llamada nebulosa planetaria. Esta nube ilumina brevemente el cielo mientras el núcleo de la estrella, lo único que queda, brilla desde el centro.

La nebulosa planetaria se dispersa con el tiempo, enriqueciendo el espacio circundante con elementos pesados y polvo que pueden contribuir a la formación de nuevas estrellas y planetas. Este proceso destaca la naturaleza cíclica de la evolución estelar, donde la muerte de una estrella puede ayudar a dar lugar a nuevos cuerpos celestes.

Enana blanca

El núcleo restante se enfría y se convierte en una enana blanca, un remanente pequeño y denso de la estrella. Ya no experimenta fusión nuclear y se enfría y desvanece lentamente durante miles de millones de años.

Estas enanas blancas son increíblemente densas; una sola cucharadita de material de una enana blanca pesaría toneladas en la Tierra. A medida que se enfrían, eventualmente podrían convertirse en enanas negras, aunque el universo aún no es lo suficientemente antiguo como para que existan enanas negras.

La vida de una estrella masiva

Las estrellas masivas queman su combustible de hidrógeno mucho más rápido debido a que sus núcleos tienen presiones y temperaturas más altas. Esto hace que su vida en la secuencia principal sea mucho más corta que la de las estrellas de tamaño promedio.

Como resultado, las estrellas masivas evolucionan rápidamente, pasando por varias fases antes de terminar sus vidas en espectaculares explosiones de supernova. Su rápida evolución también significa que son cruciales para enriquecer el medio interestelar con elementos pesados esenciales para la formación de nuevas estrellas y planetas.

Betelgeuse vista a través de un telescopio. Es una de las estrellas más conocidas de tipo supergigante roja.

Supergigante roja

Después de millones de años en la secuencia principal, una estrella masiva consume todo el combustible de hidrógeno en su núcleo. Como resultado, el núcleo se encoge, se calienta y comienza a quemar helio y otros elementos más pesados. Este proceso hace que la estrella se hinche y se convierta en una enorme supergigante roja.

Betelgeuse, por ejemplo, se encuentra actualmente en las últimas etapas de su evolución estelar. Ya ha agotado el hidrógeno en su núcleo y se ha expandido en una supergigante roja. Situada a unos 700 años luz de distancia en la constelación de Orión, Betelgeuse tiene un radio aproximadamente 1,400 veces mayor que el del Sol. Debido a su enorme tamaño, es probable que Betelgeuse termine su vida en una dramática explosión de supernova, un destino típico para las estrellas de su tipo.

Supernova

Una vez que el núcleo de una estrella masiva comienza a producir hierro, ya no puede generar más energía porque el hierro consume energía en lugar de liberarla. Esto provoca el colapso del núcleo bajo su propio peso, resultando en una supernova, una explosión masiva que puede brillar más que toda una galaxia.

Estrella de neutrones o agujero negro

Los restos de una explosión de supernova dependen de la masa original de la estrella. Si el núcleo restante tiene entre 1,4 y 3 veces la masa del Sol, se convierte en una estrella de neutrones, increíblemente densa y formada principalmente por neutrones. Si el núcleo es más masivo, colapsa en un agujero negro, donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de él.

Si el núcleo es más masivo, colapsa en un agujero negro, donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Los agujeros negros tienen campos gravitacionales tan intensos que deforman el espacio y el tiempo a su alrededor, lo que da lugar a fenómenos fascinantes como la dilatación del tiempo y el horizonte de eventos, más allá del cual nada puede regresar.

Estos remanentes son algunos de los objetos más extremos del universo, proporcionando valiosos conocimientos sobre la naturaleza de la gravedad y las leyes fundamentales de la física.

Conclusión

1. El ciclo de vida de una estrella comienza en una nebulosa estelar, donde la gravedad condensa gas y polvo para formar nuevas estrellas.
2. A lo largo de su secuencia principal, las estrellas queman hidrógeno para producir luz y calor, lo que mantiene su luminosidad y salida de calor durante este largo y estable período de su ciclo de vida.
3. A medida que las estrellas envejecen, se expanden en gigantes rojas o supergigantes y eventualmente agotan su combustible.
4. Las estrellas de menor masa terminan su vida al desprenderse de sus capas y convertirse en enanas blancas. Mientras tanto, las estrellas masivas explotan en supernovas, dejando estrellas de neutrones o agujeros negros.
5. Los elementos que quedan después de que una estrella expulsa sus capas externas o explota en una supernova se distribuyen en el espacio, fomentando la creación de nuevas estrellas y planetas.

Referencias

1. Bertulani, Carlos A. (2013). Nuclei in the Cosmos. World Scientific.
2. Laughlin, Gregory; Bodenheimer, Peter; Adams, Fred C. (1997). "The End of the Main Sequence". The Astrophysical Journal. 482 (1): 420–432.
3. Heber, U. (1991). Evolution of Stars: The Photospheric Abundance Connection: Proceedings of the 145th Symposium of the International Astronomical Union.
4. NASA - "Star Basics"
5. Britannica - "Star formation and evolution"