miércoles, 20 de febrero de 2013

Nacimiento, vida y muerte de las estrellas

M 16. Los pilares de la creación.

 Nebulosa de la cabeza de caballo.


Las estrellas nacen en las nebulosas. Los átomos de hidrógeno, dispersos al azar por todo el universo, tienden a reunirse en grandes nubes de gas llamadas nebulosas. Con el tiempo se forman, en el seno de estas, pequeños grumos de materia que poco a poco crecen, aglutinándose por efecto de la gravedad. 
Tras miles de años, los átomos de hidrógeno se compactan tanto que comienzan a chocar unos con otros y a  moverse produciendo calor, el calor les hace vibrar aún más, aumentando violentamente la fricción entre ellos, hasta que llega un momento en que la presión y la temperatura se hacen tan elevadas que comienzan a fundirse unos con otros, produciendo un nuevo elemento: el helio. Es el inicio del nacimiento de una estrella.
Los nuevos átomos de helio se van acumulando en el núcleo central. Todo el gas de las capas externas de la estrella es empujado hacia dicho núcleo por la gravedad y, a la vez, la energía de la fusión en el núcleo empuja el gas hacia afuera, produciéndose así  una relación de equilibrio que se mantendrá mientras se va consumiendo todo el hidrógeno, mientras tanto aumenta el volumen de helio, durante un periodo que puede variar, en función de la masa estelar, entre dos o tres millones de años y cientos de miles de millones de años.

Las estrellas crecen y crecen hasta convertirse en gigantes rojas; hasta que el hidrógeno se acaba y cesa la energía de fusión que empujaba al gas hacia afuera. Llegados a este punto y dependiendo de la cantidad de gas acumulado antes del nacimiento de la estrella, el astro evolucionará de una forma u otra. 

Si la estrella tiene poca masa, comienza a quemar los átomos de helio acumulados en el núcleo y se va haciendo cada vez más densa, disminuyendo paulatinamente su tamaño por efecto de la gravedad. 
Cuando se agota el helio del núcleo, la estrella empieza a consumir el helio depositado en capas más externas, momento en el cual crece hasta el doble del tamaño que alcanzó en su etapa de gigante roja, e irradia un brillo que jamás había alcanzado antes de ese momento, lo que provoca que se consuma todo el combustible residual, hidrógeno y helio depositados en las capas externas. El hecho de quemar dos materiales distintos (hidrógeno y helio), en dos regiones diferentes de la estrella, inducirá una inestabilidad que dará lugar a pulsos térmicos que harán que la estrella pierda masa rápidamente, lo que dará lugar a la expulsión de sus capas exteriores en forma de nebulosa planetaria, el núcleo acabará convertido en una enana blanca que, con el tiempo, morirá. Es lo que le sucederá a nuestro astro rey, el Sol.


Gigante roja


Enana blanca

Sin embargo, si la estrella es significativamente más masiva (contiene entre diez y treinta veces la masa del Sol), cuando acabe su fase de gigante roja atravesará fases sucesivas de quemado: el helio generará carbono, que a su vez, al quemarse, producirá neón, y éste creará oxígeno, que dará lugar a silicio consecutivamente, hasta llegar al hierro. Al final de dicho proceso, la estrella acabará con una estructura interna similar a la de una cebolla, con diversas capas, cada una de una composición distinta y se habrá convertido en una supernova de colapso gravitatorio, con un núcleo de hierro compacto e hiperdenso que seguirá comprimiéndose y calentándose hasta que su masa sea demasiado grande y los electrones degenerados no sean capaces de detener el colapso, por lo que la densidad seguirá aumentando y terminará explotando irremisiblemente, dando lugar, en la mayoría de los casos, a una estrella de neutrones, que quizás se convierta en un pulsar.

Pulsar


Pero si la estrella era aún más masiva, entonces, tras explotar como supernova, dará lugar a una estrella de neutrones, tan másiva que terminará convirtiéndose en un Agujero Negro.









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