jueves, 16 de mayo de 2019

Evolución estelar en 4 palabras

El nacimiento y la vida de las estrellas tiene un protagonista principal: la masa.

Imaginemos una gran nube de gas hidrógeno que cae dentro de los pozos de potencial gravitatorios que llamamos Halos (Saber más). Ésta nube empieza a colapsar e igual que pasa con el combustible dentro de un pistón, al comprimirse se calienta. Si la masa de la nube supera una masa crítica llamada Masa de Jeans, se fragmentará mediante diversos mecanismos, en nubes más pequeñas que comenzarán a colapsar de forma independiente. Éste proceso tendrá lugar una y otra vez hasta tener diferentes nubes de diversos tamaños pero todos ellos por debajo de la masa de jeans. En éste momento, una combinación de gravedad y hidrodinámica hace que cada nube comience a girar y a tomar una forma esférica y siguen colapsando, comprimiéndose y, por ende, calentándose. Es lo que se llama una Protoestrella.

En cierto momento, la temperatura en el centro es lo suficientemente elevada como para que los átomos de hidrógeno se fusionen, dando lugar a helio. Entonces decimos que ha nacido una estrella. La fusión nuclear es una reacción exotérmica y emite mucha energía. Esa energía termonuclear quiere salir de la estrella, empujando el gas hacia afuera, y comienza un pulso entre ésta (que quiere expandir el gas) y la gravedad (que quiere comprimirlo). Mientras la reacción de fusión de hidrógeno en helio se mantenga, ese pulso quedará en tablas y la estrella entrará en una fase tranquila y larga de su vida llamada Secuencia principal. En ésta fase se encuentra nuestro sol actualmente. 

La masa de la estrella juega aquí un papel principal, pues en función de ésta, la estrella será una gigante roja (muy grande y fría) o una enana azul (pequeña y muy luminosa). Un amplio abanico de tamanos y colores se abre aquí, para el deleite de los astrofísicos.
Pero al igual que los coches se quedan sin gasolina, el contínuo consumo de hidrógeno termina por agotar las reservas y la estrella empieza a morir. También aquí la masa tendrá un papel clave, pues nos dirá cómo será la muerte de una estrella y en qué se convertirá:
  • Estrellas de baja masa: Consumirán todo el hidrógeno disponible y dejará de producirse la fusión, por lo que no hay nada que contrarreste la gravedad y el gas helio colapsará y se enfriará poco a poco, convirtiéndose en una Enana marrón.
  • Estrellas con un poco más de masa: Al apagarse y la gravedad empezar a comprimir el hidrógeno, la temperatura se elevará lo suficiente como para que se fusionen tres átomos de helio para formar carbono en un proceso llamado triple alpha. La estrella renacerá, pero sólo para tener una breve y turbulenta vida hasta que se acabe el helio, que volverá a colapsar pero su masa no le permitirá elevar tanto la temperatura como para fusionar carbono y terminará apagándose en el centro de una nebulosa formada por las capas de material que ha ido expulsando en su agonía.
  • Estrellas masivas: en estas estrellas masivas, el proceso de fusión se da por capas, creando una estructuras de cebolla con una capa externa de hidrógeno, la siguiente capa de helio, la siguente de oxígeno... Y así, conforme se avanza hacia el centro de la estrella, la temperatura es cada vez más alta y encontramos capas de materiales cada vez más pesados, hasta toparnos con un núcleo de hierro. Pero desgraciadamente, la fusión de átomos de hierro no produce energía, sino que la consume. La estrella se apaga violentamente, la gravedad hace colapsar su gran mása hacia el centro a una gran velocidad y se produce un choque que hace rebotar la masa hacia afuera. La onda de densidad se acelera en su viaje hacia la superficie, debido a que cada capa está formada por un elemento de menor densidad que la anterior, y todo culmina en una gran explosión que conocemos como Supernova.
Hay muchos tipos de supernova, catalogadas en función de sus emisiones, pero todas  ellas se caracterizan por ser el evento en el que se crean elementos y metales pesados. Todos los materiales más pesados que el hidrógeno y el helio se producen en ellas. Son las fábricas del universo.

Los remanentes de estas explosiones van desde estrellas de neutrones, donde los átomos se han degenerado y la materia se ha comprimido más allá de la barrera coulombiana (es como meter toda la masa de la Tierra en la cabeza de un alfiler); púlsares que son pequeñas esferas muy densas y calientes que emiten un faro de luz por sus polos al girar; nebulosas, etc.




  • Estrellas supermasivas: En el colapso, se comprime tantísima materia en un espacio tan pequeño, que se perturba la continuidad del espaciotiempo, creándose una singularidad, un punto de densidad infinita. Su atracción gravitacional es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar, es un Agujero negro.

La gran variedad de remanentes que quedan al morir una estrella le pone sal a nuestro universo, y todas ellas interactúan para dar forma a miles de eventos que, aunque a veces nos parezcan lejanos, están mucho más presentes de lo que pensamos. A fin de cuentas, somos polvo de estrellas.

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