"Una estrella llega al final de su ciclo de vida cuando se queda sin combustible nuclear. Las estrellas más pequeñas, como nuestro Sol, se convierten en gigantes rojas y eventualmente desprenden sus capas externas, dejando un núcleo denso conocido como enana blanca. En contraste, las estrellas más grandes terminan sus vidas en una explosión de supernova, lo que da lugar a una estrella de neutrones o un agujero negro, dependiendo de su masa."
El drama cósmico de una estrella moribunda
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2 de mayo de 2024
Introducción
Las estrellas, brillando intensamente en el cielo nocturno y pareciendo tan distantes y mágicas, pueden hacernos sentir que durarán para siempre. Pero no es así. Las estrellas nacen, cambian con el tiempo y eventualmente mueren, al igual que todo en este mundo.
Este proceso toma mucho tiempo, mucho más que cualquier cosa que veamos suceder en la Tierra. Así que, aunque las estrellas puedan parecer inmortales, definitivamente no lo son.
La forma en que una estrella muere está determinada por su masa. Las estrellas con menos masa, como nuestro Sol, se convierten en gigantes rojas y desprenden sus capas externas, dejando una enana blanca. Las estrellas más masivas experimentan una explosión de supernova, dejando detrás una estrella de neutrones o un agujero negro.
En este artículo, aprenderemos los conceptos básicos del ciclo de vida de una estrella, los signos de que una estrella está llegando al final de su vida, qué tipo de final enfrentará y mucho más. Descubre la fascinante historia de una estrella moribunda y los asombrosos fenómenos de sus últimos momentos.
Descripción general del ciclo de vida de una estrella
El ciclo de vida de una estrella depende en gran medida de su masa, pero generalmente sigue estas etapas clave:
- Nebulosa: Las estrellas comienzan en gigantescas nubes de polvo y gas llamadas nebulosas. La gravedad causa que estas nubes se contraigan, haciendo que el centro se vuelva caliente y denso.
- Protoestrella: A medida que la nube se contrae, se forma una joven estrella llamada protoestrella, que se calienta a medida que acumula más gas y polvo.
- Secuencia principal: Una vez que el centro es lo suficientemente caliente, la estrella brilla quemando hidrógeno y transformándolo en helio. Esta es la etapa más larga de la vida de una estrella, durante la cual se mantiene estable y brilla de manera constante.
- Fase de gigante: Cuando la estrella se queda sin combustible de hidrógeno, se expande y se convierte en una gigante roja (para estrellas de masa media o baja) o en una supergigante (para estrellas de gran masa).
- Muerte de la estrella: Las estrellas más pequeñas desprenden suavemente sus capas externas, dejando atrás un pequeño y caliente núcleo llamado enana blanca. Las estrellas más grandes terminan con una explosión dramática llamada supernova, dejando una estrella de neutrones o un agujero negro, dependiendo de su tamaño.
Al final, el material de la estrella se dispersa en el espacio, ayudando a formar nuevas estrellas, y el ciclo comienza de nuevo.
Signos de las etapas finales de una estrella
El brillo de Betelgeuse cambia con el tiempo.
Cuando una estrella envejece y se acerca al final de su vida, hay varios signos que muestran a los astrónomos que está en declive:
Se hace más grande y brillante: A medida que la estrella envejece, agota su combustible de hidrógeno. Comienza a fusionar helio en elementos más pesados para seguir generando energía, lo que libera aún más energía que la quema de hidrógeno.
Este aumento de energía hace que las capas externas de la estrella se expandan, y la estrella se vuelve mucho más grande que antes. Esta expansión hace que la estrella sea mucho más brillante, aunque su superficie exterior se enfríe.
Cambia de color: El enfriamiento de la superficie genera el segundo signo de que esta estrella está cerca de morir, ya que al bajar la temperatura, el color cambia de blanco o azul a rojizo.
Parpadeos en el brillo: Las estrellas más viejas a menudo se vuelven inestables y comienzan a pulsar regularmente, expandiéndose y contrayéndose. Esto provoca que su luz cambie, haciendo que su brillo fluctúe desde nuestra perspectiva en la Tierra.
Pierde capas externas: En su etapa final, una estrella puede perder una gran cantidad de masa a través de fuertes vientos estelares. Estos vientos, formados por partículas de las capas externas de la estrella, son mucho más intensos que en etapas anteriores, expulsando material al espacio.
El destino de las estrellas pequeñas y medianas
La muerte de las estrellas pequeñas y medianas, como nuestro Sol, es más suave y gradual en comparación con las de mayor tamaño.
Cuando estas estrellas agotan todo su combustible de hidrógeno, que las mantiene brillando, comienzan a utilizar helio. Sin embargo, antes de que la quema de helio comience, el núcleo de la estrella se encoge y se calienta porque se está quedando sin combustible. Mientras tanto, las partes exteriores de la estrella se expanden debido al calor. Esto hace que la estrella se vuelva mucho más grande y más fría en su superficie, cambiando su color a rojo, de ahí el nombre "gigante roja".
Dentro de la gigante roja, el núcleo eventualmente se calienta lo suficiente como para quemar helio, el segundo combustible después del hidrógeno. Cuando el helio se quema, se convierte en carbono y oxígeno. Esta combustión ocurre solo en el núcleo de la estrella y estabiliza la estrella durante un tiempo, aunque es una solución temporal.
Una vez que el helio se agota, el núcleo de la estrella ya no puede sostener las capas externas, por lo que estas se desprenden y flotan en el espacio. Esto crea una nube hermosa y colorida alrededor de la estrella, llamada nebulosa planetaria. Se le llama "planetaria" porque a través de los telescopios se ve redonda como un planeta, aunque en realidad es una nube de gas y polvo.
Lo que queda en el centro después de que la estrella pierde sus capas externas es el núcleo, ahora llamado enana blanca. Este pequeño y denso núcleo brilla porque está caliente, pero ya no quema combustible. Con el tiempo, a lo largo de miles de millones de años, se enfriará y dejará de brillar por completo, convirtiéndose en solo otra roca flotante en el espacio.
En resumen, una estrella pequeña o mediana se convierte en una gran gigante roja, quema helio, expulsa una nube colorida y termina su vida tranquilamente como una enana blanca en proceso de enfriamiento.
El espectacular final de las estrellas masivas
La muerte de una estrella masiva es mucho más dramática y violenta en comparación con las estrellas más pequeñas.
Las estrellas masivas agotan su combustible de hidrógeno mucho más rápido que las estrellas más pequeñas. Cuando se quedan sin hidrógeno, comienzan a quemar elementos más pesados como helio y carbono, creando elementos aún más pesados en su núcleo. A medida que esto ocurre, la estrella se expande enormemente y se convierte en una supergigante. Estas estrellas no solo son más grandes, sino que son mucho más brillantes y suelen cambiar de color según el tipo de combustible que están quemando.
Cada etapa de fusión dura menos tiempo que la anterior porque los elementos más pesados requieren más energía para fusionarse y generan menos energía cuando lo hacen. Este proceso continúa hasta que el núcleo comienza a producir hierro.
El hierro no libera energía cuando se fusiona; en lugar de eso, la absorbe, lo que provoca una rápida pérdida de la presión que mantenía el núcleo en equilibrio contra la gravedad. Al no tener nada que lo sostenga, el núcleo colapsa bajo su propia gravedad en solo unos segundos (colapso gravitacional), lo que causa que el resto de la estrella colapse y luego se expulse hacia afuera en una masiva explosión llamada supernova. Esta explosión es increíblemente brillante y poderosa, a menudo brillando más que galaxias enteras durante un corto periodo de tiempo.
Cada etapa de fusión dura menos que la anterior, ya que los elementos más pesados requieren más energía para fusionarse y generan menos energía al hacerlo. Este proceso continúa hasta que el núcleo comienza a producir hierro.
El hierro no libera energía al fusionarse; en su lugar, la absorbe, lo que provoca una rápida pérdida de presión que sostenía el núcleo contra la gravedad. Sin nada que lo soporte, el núcleo colapsa bajo su propia gravedad en cuestión de segundos (colapso gravitacional), lo que causa que el resto de la estrella se derrumbe hacia adentro y luego se expulse en una explosión masiva llamada supernova. Esta explosión es increíblemente brillante y poderosa, a menudo superando en brillo a galaxias enteras por un breve periodo de tiempo.
Lo que sucede después depende de la masa restante del núcleo. Si el núcleo es pesado pero no demasiado, se convierte en una estrella de neutrones, un objeto increíblemente denso compuesto principalmente de neutrones. Si el núcleo es aún más masivo, colapsa en un agujero negro.
La estrella expulsa sus capas externas durante la supernova, que se dispersan por el espacio y forman una nebulosa. Esta nebulosa es similar a la nebulosa planetaria formada por estrellas más pequeñas, pero es mucho más masiva y contiene elementos más pesados.
Conclusión
- A pesar de su presencia duradera en el cielo, las estrellas eventualmente agotan su combustible y mueren, como cualquier otra cosa en este mundo.
- El ciclo de vida de una estrella está dictado por su masa, comenzando como una nebulosa, evolucionando a través de las fases de secuencia principal y gigante, y terminando de manera única dependiendo de su tamaño.
- Cuando una estrella se acerca al final de su vida, muestra signos claros como una expansión significativa, un aumento en el brillo, un cambio de color hacia el espectro rojo, pulsaciones en el brillo y el desprendimiento de sus capas exteriores.
- Las estrellas pequeñas o medianas, como nuestro Sol, terminan su vida de manera gradual al expandirse en gigantes rojas, luego desprenden sus capas exteriores para formar nebulosas planetarias, dejando atrás una enana blanca que lentamente se enfría hasta dejar de brillar.
- Las estrellas masivas concluyen su vida de manera dramática, quemando todas las etapas de fusión rápidamente antes de explotar como supernovas, para luego convertirse en estrellas de neutrones densas o agujeros negros.
Referencias
- Woosley, S. E.; Heger, A.; Weaver, T. A. (2002). "The evolution and explosion of massive stars." Reviews of Modern Physics. 74 (4): 1015–1071.
- Laughlin, Gregory; Bodenheimer, Peter; Adams, Fred C. (1997). "The End of the Main Sequence". The Astrophysical Journal. 482 (1): 420–432.
- NASA - "Hubble Sees a Dying Star’s Final Moments"
- NASA - "The Death Throes of Stars"
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