Al igual que cualquier ser vivo, las estrellas atraviesan un ciclo natural. Esto comienza con el nacimiento, se extiende a lo largo de una vida caracterizada por el cambio y el crecimiento, y termina en la muerte. Por supuesto, estamos hablando de estrellas aquí, y la forma en que nacen, viven y mueren es completamente diferente de cualquier forma de vida con la que estemos familiarizados.
Por un lado, las escalas de tiempo son completamente diferentes, duran del orden de miles de millones de años. Además, los cambios que experimentan durante su vida útil también son completamente diferentes. Y cuando mueren, ¿las consecuencias son, digamos, mucho más visibles? Echemos un vistazo al ciclo de vida de las estrellas.
Nubes moleculares:
Las estrellas comienzan como vastas nubes de frío gas molecular. La nube de gas podría estar flotando en una galaxia durante millones de años, pero luego algún evento hace que comience a colapsar bajo su propia gravedad. Por ejemplo, cuando las galaxias chocan, las regiones de gas frío reciben la patada que necesitan para comenzar a colapsar. También puede suceder cuando la onda de choque de una supernova cercana pasa a través de una región.
A medida que colapsa, la nube interestelar se divide en pedazos cada vez más pequeños, y cada uno de estos colapsa hacia adentro sobre sí misma. Cada una de estas piezas se convertirá en una estrella. A medida que la nube colapsa, la energía gravitacional hace que se caliente y la conservación del impulso de todas las partículas individuales hace que gire.
Protostar:
A medida que el material estelar se estira más y más, se calienta empujando contra un mayor colapso gravitacional. En este punto, el objeto se conoce como una protostar. Alrededor de la protostar hay un disco circunestelar de material adicional. Algo de esto continúa en espiral hacia adentro, colocando una masa adicional en la estrella. El resto permanecerá en su lugar y eventualmente formará un sistema planetario.
Dependiendo de la masa de las estrellas, la fase de la estrella de la evolución estelar será corta en comparación con su vida útil general. Para aquellos que tienen una masa solar (es decir, la misma masa que nuestro Sol), dura aproximadamente 1000,000 años.
T Tauri Star:
Una estrella de T Tauri comienza cuando el material deja de caer sobre la estrella y libera una tremenda cantidad de energía. Se llaman así debido a la estrella prototipo utilizada para investigar esta fase de la evolución solar: T Tauri, una estrella variable ubicada en la dirección del cúmulo de Hyades, a unos 600 años luz de la Tierra.
Una estrella T Tauri puede ser brillante, pero todo esto proviene de su energía gravitacional del material que colapsa. La temperatura central de una estrella T Tauri no es suficiente para soportar la fusión en su núcleo. Aun así, las estrellas T Tauri pueden aparecer tan brillantes como las estrellas de secuencia principal. La fase T Tauri dura aproximadamente 100 millones de años, después de lo cual la estrella entrará en la fase más larga de su desarrollo: la fase de secuencia principal.
Secuencia principal:
Eventualmente, la temperatura central de una estrella alcanzará el punto en que puede comenzar su fusión. Este es el proceso por el que pasan todas las estrellas al convertir protones de hidrógeno, a través de varias etapas, en átomos de helio. Esta reacción es exotérmica; emite más calor del que requiere, por lo que el núcleo de una estrella de secuencia principal libera una tremenda cantidad de energía.
Esta energía comienza como rayos gamma en el núcleo de la estrella, pero a medida que toma un largo y lento viaje fuera de la estrella, cae en longitud de onda. Toda esta luz empuja la estrella hacia afuera y contrarresta la fuerza gravitacional que la empuja hacia adentro. Una estrella en esta etapa de la vida se mantiene en equilibrio, mientras dure su suministro de combustible de hidrógeno.
¿Y cuánto dura? Depende de la masa de la estrella. Las estrellas menos masivas, como las enanas rojas con la mitad de la masa del Sol, pueden consumir su combustible durante cientos de miles de millones e incluso billones de años. Las estrellas más grandes, como nuestro Sol, generalmente se ubicarán en la fase de secuencia principal durante 10-15 mil millones de años. Las estrellas más grandes tienen la vida más corta y pueden durar unos pocos miles de millones, e incluso solo unos pocos millones de años.
Gigante rojo
A lo largo de su vida, una estrella está convirtiendo hidrógeno en helio en su núcleo. Este helio se acumula y el combustible de hidrógeno se agota. Cuando una estrella agota su combustible de hidrógeno en su núcleo, sus reacciones nucleares internas se detienen. Sin esta ligera presión, la estrella comienza a contraerse hacia adentro a través de la gravedad.
Este proceso calienta una capa de hidrógeno alrededor del núcleo que luego se enciende en fusión y hace que la estrella se ilumine nuevamente, en un factor de 1,000-10,000. Esto hace que las capas externas de la estrella se expandan hacia afuera, aumentando el tamaño de la estrella muchas veces. Se espera que nuestro propio Sol se hinche en una esfera que llega hasta la órbita de la Tierra.
La temperatura y la presión en el núcleo de la estrella eventualmente llegarán al punto en que el helio puede fusionarse en carbono. Una vez que una estrella alcanza este punto, se contrae y ya no es un gigante rojo. Las estrellas mucho más masivas que nuestro Sol pueden continuar en este proceso, moviéndose hacia arriba en la tabla de elementos creando átomos cada vez más pesados.
Enano blanco:
Una estrella con la masa de nuestro Sol no tiene la presión gravitacional para fusionar carbono, por lo que una vez que se queda sin helio en su núcleo, está efectivamente muerta. La estrella expulsará sus capas externas al espacio y luego se contraerá, convirtiéndose en una enana blanca. Este remanente estelar puede comenzar caliente, pero ya no tiene reacciones de fusión. Se enfriará durante cientos de miles de millones de años, y finalmente se convertirá en la temperatura de fondo del Universo.
Hemos escrito muchos artículos sobre el ciclo en vivo de las estrellas en la revista Space. ¿Cuál es el ciclo de vida del sol ?, ¿qué es un gigante rojo ?, ¿sobrevivirá la tierra cuando el sol se convierta en un gigante rojo ?, ¿cuál es el futuro de nuestro sol?
¿Quieres más información sobre las estrellas? Aquí están los comunicados de prensa del Hubblesite sobre las estrellas, y más información de la NASA imagina el universo.
Hemos grabado varios episodios de Astronomy Cast sobre estrellas. Aquí hay dos que pueden serle útiles: Episodio 12: ¿De dónde vienen las estrellas bebés ?, Episodio 13: ¿A dónde van las estrellas cuando mueren ?, y Episodio 108: La vida del sol.
Fuentes:
- NASA: ¿Cómo se forman y evolucionan las estrellas?
- NASA: la vida y la muerte de las estrellas
