¿Morir y convertirse en un diamante?

  • ESCRITO POR:
    Pablo Cuartas
  • FECHA:
    Viernes, Febrero 3, 2017
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Muertes maravillosas

¿Cómo nace y muere una estrella? Fragmentos de un fascinante reporte del universo sobre el nacimiento, desarrollo y muerte de unas desconocidas: las estrellas.

¿Sabías que el Sol podría engullir a la Tierra al final de su vida? El 19 de marzo de 2016, en el sábado de equinoccio, el Sol será nuestro destino.

Como si se tratara de seres vivos, los astrónomos decimos que las estrellas nacen, viven y mueren. Nos referimos al proceso de evolución estelar. Comprende la formación, que representa el nacimiento de la estrella; la etapa de producción química, que es su vida adulta y, finalmente, el proceso de apagado de sus reacciones nucleares que entendemos como su vejez y muerte.

La vida de una estrella comienza con la acumulación de materia interestelar, especialmente gas (Hidrógeno y Helio) que reacciona a la atracción de la gravedad y forma “grumos” dentro de las gigantescas nubes moleculares que se encuentran en medio del disco de nuestra galaxia. De estas acumulaciones de materia surgirán estrellas.

La masa determina el tipo de estrella que se forma, su temperatura, su color, su duración y su muerte. Las estrellas que acumulan mucha masa durante su formación son estrellas azules muy calientes que aceleran todos sus procesos, gastan muy rápido su combustible y mueren a una corta edad, en espectaculares explosiones que conocemos como super novas. Pero estas estrellas masivas no son las más comunes de la galaxia, de hecho las estrellas enanas de baja masa como el Sol, y todavía las más pequeñas, las enanas rojas representan la mayoría de la población estelar.

Muerte lenta

A diferencia de las estrellas masivas que mueren de manera súbita y explosiva, las estrellas enanas experimentan un proceso de muerte lenta durante el cual se convierten en uno de los espectáculos más vistosos de la galaxia. A medida que agonizan van perdiendo sus capas exteriores en forma de una neblina que se desprende de la estrella y va formando lo que los astrónomos llamamos nebulosas planetarias. Este nombre se le ocurrió primero a William Herschel, astrónomo del rey Jorge III de Inglaterra, famoso por descubrir el planeta Urano en 1781. La forma de un disco aplanado que presentan estas nubes vistas a través del telescopio llevó a Herschel a pensar que eran sistemas solares en formación y esta idea se mantuvo hasta principios del siglo veinte. Ahora sabemos que, por el contrario, lo que nos muestran estas estructuras no son planetas formándose, sino más bien un sistema cuya estrella madre está muriendo.

La descripción correcta del fenómeno se la debemos a un astrónomo ruso llamado Iosif Shklovsky que en 1956 entendió que las nebulosas planetarias eran en realidad una muestra de las últimas etapas de la vida de las estrellas de baja masa. Durante sus últimas etapas evolutivas las enanas entran en un proceso en el que se convierten en gigantes rojas. Estas estrellas viejas se hinchan hasta alcanzar cien veces o más su tamaño original. Cuando nuestro Sol se convierta en una gigante roja, dentro de unos tres mil millones de años, se expandirá y terminará engullendo a Mercurio, Venus y posiblemente a la Tierra.

Antes de este final hinchado, y durante la mayor parte de la vida productiva de la estrella que dura miles de millones de años (10.000 millones en el caso del Sol), y a la que los astrónomos llamamos la etapa de secuencia principal, las estrellas se sostienen en un estado de equilibrio entre la fuerza de la gravedad, que siempre quiere compactar a la estrella, y la fuerza producida por la presión que genera la energía liberada en las reacciones nucleares y que empuja el material de la estrella hacia afuera, es como si la estrella quisiera encogerse por la gravedad, pero la presión no la deja.

Las estrellas viejas pierden este equilibrio cuando el combustible de las reacciones nucleares se agota. Después de terminarse el Hidrógeno en el núcleo de la estrella la presión que la sostenía cesa y, al no poder detener el empuje de la gravedad, el núcleo colapsa bajo su propio peso, calentándose y alcanzando temperaturas suficientes para fusionar el Helio. Este elemento, conocido por todos los niños aficionados a los globos de feria, es el producto que ha fabricado la estrella después de miles de millones de años de reacciones nucleares que la habían sostenido contra la gravedad durante su vida. Ahora la fusión del Helio y su conversión en Carbono y Oxígeno le dan un nuevo aire a la estrella y esta puede permanecer activa durante un poco más de tiempo. El proceso de colapso del núcleo libera inmensas cantidades de energía que expanden el gas de las capas exteriores de la estrella convirtiéndola en una gigante roja. Desde la superficie de esta gigante el material empieza a escapar de la gravedad para terminar formando la nebulosa planetaria.

Las gigantes rojas son estrellas “moribundas”, sus intentos de producir energía se traducen en el colapso de su núcleo y en la expansión de sus capas exteriores que se escapan en cantidades enormes de masa, a esta materia expulsada por la estrella se le conoce como viento estelar. Las estrellas producen viento estelar durante toda su vida, ejemplo de ello es la actividad estelar de nuestro Sol que se manifiesta en nuestra atmósfera cuando las partículas del viento solar interactuan con la atmósfera y producen el espectáculo de las auroras polares, o las aterrorizantes tormentas solares a las que tememos por su efecto sobre las comunicaciones y el fluido eléctrico. Sin embargo, en sus etapas como gigantes rojas las estrellas multiplican, y por mucho, la emisión de partículas, formando así las estructuras nebulosas que podemos ver a través de los telescopios. A medida que la masa de la estrella se pierde en forma de viento estelar, el interior de la estrella que es más caliente y con menos masa se va quedando desnudo. El nuevo viento estelar producido en el interior es más veloz, transporta más energía y escapa más fácilmente. Cuando este nuevo viento choca con las capas exteriores más frías y lentas, estas son ionizadas y empiezan a brillar. La ionización es la excitación de los átomos y produce emisión de luz, es el mismo proceso por el cual los electrones dentro de un lámpara excitan los átomos del gas y lo hacen brillar. El gas ionizado de se convierte en maravillosas formas brillantes, como luces de Neón, que vemos en las espectaculares fotografías de las nebulosas planetarias tomadas por los telescopios espaciales.

Así, podríamos decir que las nebulosas planetarias son el último aliento de una estrella pequeña como el Sol. En sus etapas finales de vida las estrellas enanas nos brindan la magnificencia de sus masas expandidas en burbujas de años luz de diámetro, iluminadas por su propio viento estelar. Al final de la historia, después de haber perdido toda su cobertura, en el centro de la nebulosa sólo queda un cadaver de estrella, un núcleo colapsado hasta el tamaño de un pequeño planeta hecho de Carbono. Este resto de estrella es un gigantesco diamante al que los astrónomos llamamos enana blanca.

Se calcula que, en promedio, en un cierto instante de tiempo pueden existir unas veinte mil nebulosas planetarias en la Vía Láctea. Las imágenes de estas magníficas estructuras nos han fascinado desde que fueron descubiertas hace un par de siglos. En la actualidad, instrumentos astronómicos como el telescopio espacial Hubble nos permiten observarlas con detalle y construir todo un álbum familiar de estas estrellas agonizantes, que con sus muertes maravillosas embellecen los cielos de nuestra galaxia.

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