Las estrellas viven la mayor parte de su vida en la llamada secuencia principal, una larga etapa en que transforman el hidrógeno de su núcleo en helio, mediante una reacción de fusión nuclear que genera luz y calor. Pero esta reserva de hidrógeno no es eterna y terminará por acabarse. Dependiendo de su masa, una estrella que finaliza la secuencia principal puede seguir varios caminos. Si su masa es menor a unas 8 masas solares, entonces al agotarse el hidrógeno del núcleo la presión térmica no podrá equilibrar la enorme fuerza gravitatoria de la estrella, que comienza a derrumbarse sobre si misma.
Se podría pensar que es el fin...pero nada de eso, porque la estrella se saca del sombrero un truco muy interesante. La estrella se contrae y la presión extrema producida por esta contracción eleva la temperatura del núcleo. Esta subida es suficiente para comenzar a fusionar el hidrógeno de las capas externas de la estrella, permitiendo un alargue de su vida, pero el aumento de temperatura infla la estrella (los gases se expanden con el calor), que puede aumentar su volumen en forma desmesurada, hasta cien veces su tamaño original. Como es tan grande, las capas exteriores de la estrella, que apenas están ligadas gravitacionalmente a las zonas interiores, disminuyen su temperatura y adquieren un color rojizo: estamos ante una gigante roja.
En estrellas con masas superiores a 8-9 masas solares, este truco de sobrevivencia se repite varias veces y se inicia el ciclo de fusión de elementos cada vez más pesados. Se expanden desmesuradamente hasta recibir el título de supergigantes. La temperatura de las capas superficiales de esta clase de astros es menor que la de nuestro Sol, pero al ser tan enormes resultan ser miles de veces más luminosas. Al acabarse el hidrógeno la enorme temperatura del núcleo permite fusionar helio, luego se quema el carbono, nitrógeno, oxígeno y así hasta llegar al hierro (que demanda energía en vez de producirla), punto que marca el fin del ciclo de vida de una estrella: ya no hay forma de mantener el equilibrio entre presión térmica y gravedad, la estrella se colapsa sobre si misma y el violento rebote de las capas exteriores al caer sobre el núcleo genera una espectacular supernova. Es la puerta de entrada a los dominios de la fantasía y lo increíble. Tras la explosión, los restos de estos titanes del cosmos se contraen para generar, dependiendo de la masa de la estrella, una pesadillezca estrella de neutrones o un insaciable agujero negro.
Los lectores habituales de este blog ya saben que las estrellas muy masivas no gozan de vidas largas, porque consumen sus reservas de hidrógeno en forma pródiga y poco eficiente. En esto se diferencian por completo de estrellas del tipo de nuestro Sol, que extienden su ciclo de vida por tiempos que nos parecen infinitos. Betelgeuse, por ejemplo, quizá exista durante un total de 10 millones de años cuando mucho, todavía no se había formado cuando los dinosaurios se estaban extinguiendo y no existirá para ver la paulatina transformación de nuestro Sol en gigante roja.
En el esquema de Hertzsprung-Russell, que ordena a las estrellas de acuerdo a dos parámetros: luminosidad y temperatura, las gigantes y supergigantes rojas se ubican en el extremo superior derecho del gráfico, estrellas con una luminosidad brutal y una temperatura superficial más bien fría.
Estas estrellas son las favoritas de muchos aficionados a la astronomía, porque son una síntesis de las colosales fuerzas activas del universo. Una gigante roja (y cuanto más una supergigante) son estrellas de un volumen enorme que desafía nuestras terrenales formas de comprensión. Algunas de ellas están a distancias relativamente cercanas de la Tierra y ofrecen un bello espectáculo, ya sea al ojo desnudo o al ocular de nuestros telescopios. Hagamos un repaso de las principales, aquellas que podemos contemplar a simple vista.
Quizá sea Betelgeuse la gigante roja más famosa sur. Se trata de una soberbia estrella ubicada a unos 600 años luz de la Tierra, que forma el hombro izquierdo de la constelación de Orión. Betelgeuse se encuentra en los descuentos de su ciclo de vida y es posible que dentro de unos 100.000 años (quizá antes) se convierta en una llamativa supernova, que decorará los cielos nocturnos de la Tierra durante semanas o meses. La estrella posee un diámetro 600 veces superior a nuestro Sol y es unas 10.000 veces más brillante. Puesta en el lugar del Sol llegaría hasta más allá de la órbita de Júpiter. Tiene una temperatura superficial de 3.000 K y está rodeada de una nube de gas, material que arroja al espacio en violentos episodios de viento estelar.
La roja Aldebarán (a la izquierda, magnitud aparente 0,85) señala la cabeza de la constelación del Toro. Su nombre significa "la que sigue", porque no da la impresión de que persigue al cúmulo de las Pléyades en el cielo nocturno. Aldebarán está ubicada a unos 65 años luz de la Tierra y es una gigante naranja con un diámetro 80 veces mayor que nuestro Sol y unas 400 veces más luminosa. Su temperatura superficial debe andar por los 4000 K. En el hemisferio sur Aldebarán deja de ser visible a principios de mayo, para reaparecer por el este a comienzos de la primavera. Al igual que Antares, Aldebarán está ubicada cerca de la eclíptica, lo que permite que en ocasiones la estrella sea ocultada por la Luna
En este listado no podiamos olvidarnos de Antares (alfa Scorpii, derecha) una fantástica supergigante roja de magnitud aparente 1,09, que debe ser unas 750 veces más grande que nuestro Sol y hasta 10.000 veces más brillante. Está a unos 550 años luz de nosotros y se encuentra rodeada por una nube de su propio material, que arroja al espacio en violentos episodios de viento estelar. Antares se ubica muy cerca del plano de la eclíptica (camino aparente del Sol entre las estrellas) y frecuentemente se cruza con el planeta Marte, con quien rivaliza en color y brillo. La constelación del Escorpión aparece por el horizonte una después de la puesta del Sol y es visible durante toda la noche. Antares, su estrella más brillante, nos acompañará todo el otoño-invierno.
Arturo es otra naranja gigante de magnitud 0,04 la tercera estrella más brillante del cielo nocturno después de Sirio y Canopus. Está ubicada a unos 37 años luz de distancia y debe ser unas 15 veces más grande que nuestro Sol. En el hemisferio sur Arturo es visible durante el otoño-invierno, aprovechen y no se pierdan esta preciosa gema.
Se podría pensar que es el fin...pero nada de eso, porque la estrella se saca del sombrero un truco muy interesante. La estrella se contrae y la presión extrema producida por esta contracción eleva la temperatura del núcleo. Esta subida es suficiente para comenzar a fusionar el hidrógeno de las capas externas de la estrella, permitiendo un alargue de su vida, pero el aumento de temperatura infla la estrella (los gases se expanden con el calor), que puede aumentar su volumen en forma desmesurada, hasta cien veces su tamaño original. Como es tan grande, las capas exteriores de la estrella, que apenas están ligadas gravitacionalmente a las zonas interiores, disminuyen su temperatura y adquieren un color rojizo: estamos ante una gigante roja.
En estrellas con masas superiores a 8-9 masas solares, este truco de sobrevivencia se repite varias veces y se inicia el ciclo de fusión de elementos cada vez más pesados. Se expanden desmesuradamente hasta recibir el título de supergigantes. La temperatura de las capas superficiales de esta clase de astros es menor que la de nuestro Sol, pero al ser tan enormes resultan ser miles de veces más luminosas. Al acabarse el hidrógeno la enorme temperatura del núcleo permite fusionar helio, luego se quema el carbono, nitrógeno, oxígeno y así hasta llegar al hierro (que demanda energía en vez de producirla), punto que marca el fin del ciclo de vida de una estrella: ya no hay forma de mantener el equilibrio entre presión térmica y gravedad, la estrella se colapsa sobre si misma y el violento rebote de las capas exteriores al caer sobre el núcleo genera una espectacular supernova. Es la puerta de entrada a los dominios de la fantasía y lo increíble. Tras la explosión, los restos de estos titanes del cosmos se contraen para generar, dependiendo de la masa de la estrella, una pesadillezca estrella de neutrones o un insaciable agujero negro.
Los lectores habituales de este blog ya saben que las estrellas muy masivas no gozan de vidas largas, porque consumen sus reservas de hidrógeno en forma pródiga y poco eficiente. En esto se diferencian por completo de estrellas del tipo de nuestro Sol, que extienden su ciclo de vida por tiempos que nos parecen infinitos. Betelgeuse, por ejemplo, quizá exista durante un total de 10 millones de años cuando mucho, todavía no se había formado cuando los dinosaurios se estaban extinguiendo y no existirá para ver la paulatina transformación de nuestro Sol en gigante roja.
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| Los distintos ciclos de vida seguidos por estrellas con masas similares a nuestro Sol y superiores (Wikipedia). |
En el esquema de Hertzsprung-Russell, que ordena a las estrellas de acuerdo a dos parámetros: luminosidad y temperatura, las gigantes y supergigantes rojas se ubican en el extremo superior derecho del gráfico, estrellas con una luminosidad brutal y una temperatura superficial más bien fría.
Estas estrellas son las favoritas de muchos aficionados a la astronomía, porque son una síntesis de las colosales fuerzas activas del universo. Una gigante roja (y cuanto más una supergigante) son estrellas de un volumen enorme que desafía nuestras terrenales formas de comprensión. Algunas de ellas están a distancias relativamente cercanas de la Tierra y ofrecen un bello espectáculo, ya sea al ojo desnudo o al ocular de nuestros telescopios. Hagamos un repaso de las principales, aquellas que podemos contemplar a simple vista.
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| Posición de Betelgeuse en la constelación de Orión. |
En este listado no podiamos olvidarnos de Antares (alfa Scorpii, derecha) una fantástica supergigante roja de magnitud aparente 1,09, que debe ser unas 750 veces más grande que nuestro Sol y hasta 10.000 veces más brillante. Está a unos 550 años luz de nosotros y se encuentra rodeada por una nube de su propio material, que arroja al espacio en violentos episodios de viento estelar. Antares se ubica muy cerca del plano de la eclíptica (camino aparente del Sol entre las estrellas) y frecuentemente se cruza con el planeta Marte, con quien rivaliza en color y brillo. La constelación del Escorpión aparece por el horizonte una después de la puesta del Sol y es visible durante toda la noche. Antares, su estrella más brillante, nos acompañará todo el otoño-invierno.Arturo es otra naranja gigante de magnitud 0,04 la tercera estrella más brillante del cielo nocturno después de Sirio y Canopus. Está ubicada a unos 37 años luz de distancia y debe ser unas 15 veces más grande que nuestro Sol. En el hemisferio sur Arturo es visible durante el otoño-invierno, aprovechen y no se pierdan esta preciosa gema.
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| Comparación de tamaños entre el Sol y Arturo (Wikipedia). |
Gacrux (Gama de la Cruz) es la tercera estrella más brillante de la Cruz del Sur. Con una magnitud aparente de 1.63, es una gigante roja ubicada a unos 90 años luz de distancia. El observador puede percibir su tonalidad rojo- anaranjada, que contrasta con las otras estrellas blancas y azules que forman la constelación. Como todos los astros de su tipo, Gacrux posee una temperatura superficial fría, en este caso unos 3.400 K, pero aún así es unas 1.500 veces más luminosa y unas 50 veces más grande que nuestro Sol. La estrella es una variable semiregular (es decir, sufre cambios en su luminosidad)
Póllux (beta geminorum) es una gigante naranja apenas a 33 años luz de distancia.
Hamal, la estrella más brillante de Aries, es otra gigante naranja a unos 60 años luz. Es 14 veces más grande que el Sol y a su alrededor orbita el exoplaneta Alfa Arietis b, descubierto el año 2011.
Hay, por supuesto, muchas otras gigantes y supergigantes rojas diseminadas por aquí y por allá en nuestra galaxia. Todas son descomunales pero tan distantes que no podemos verlas a menos que utilicemos el telescopio. En este listado podríamos incluir a VY Canis Majoris, UY Scuti, NML Cygni, Westerlund 1-26, etc. Prometo que en una próxima entrada me dedicaré a VY Canis Majoris (VY CMa) una estrella notable en muchos aspectos.
¿Y que con el Sol?
Nuestra estrella también deberá enfrentarse a la vejez y la muerte. Dentro de un horizonte temporal enorme, de unos 5.000 millones de años, el Sol consumirá las reservas de hidrógeno de su núcleo. En ese momento el núcleo inerte de helio no podrá contrarrestar la presión gravitatoria. El Sol sufrirá una contracción que elevará la temperatura del núcleo a casi 100 millones de K, suficiente para iniciar la fusión del helio, además de consumir el hidrógeno restante en las capas alejadas del núcleo. Este aumento de temperatura expandirá el tamaño del Sol a unas 100 veces su tamaño actual y aumentará su luminosidad unas 2000 veces: el Sol se habrá convertido en una gigante roja que devorará a Mercurio, Venus, y probablemente a la Tierra, de todas formas toda vida en nuestro planeta habrá terminado desde mucho antes Cuando se acabe el helio el núcleo del Sol abundará en elementos pesados como el carbono y oxígeno, pero al llegar a este punto el Sol no podrá repetir su truco. La contracción del núcleo no elevará la temperatura lo suficiente como iniciar el ciclo de fusión del carbono, por tanto el sol se quedará como gigante roja, expulsando al espacio la mayor parte de su masa para formar una hermosa nebulosa planetaria, un legado para los astrónomos del futuro, descendientes de seres humanos que hayan colonizado otros mundos...o para los astrónomos de lejanas civilizaciones.
Paulatinamente, lo que quede del núcleo del Sol se transformará en una enana blanca, un cadáver estelar que seguirá emitiendo un débil brillo durante miles de millones de años más.
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| Ciclo de vida del Sol. |
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| Dentro de un futuro increíblemente lejano esta imagen será una realidad, probablemente el Sol termine por devorar a la Tierra. |
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| Comparación de tamaños entre supergigantes rojas. VY Canis Majoris es una de las mayores estrellas conocidas, pero tan lejana -a 3800 años luz- que es invisible a simple vista (créditos en la imagen). |
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| Una gigante roja derrama su luz sobre la torturada superficie de planeta que orbita a su larededor. |
...Venus que en los primeros millones de años era como la Tierra un volcánico aspirante a jardín paraíso, quizás su densa atmósfera casi toda de pesado CO2 le haya ido frenando hasta su ya lento girar y por tanto débil campo magnético insuficiente protector del viento solar, que recibe asfixiante temperatura y se convierte en el sulfúrico infierno actual... Dentro de 500 Millones de años el Sol fusionando más H y con más brillante luminosidad, muy alta temperatura en Tierra, extremas sequías o inundaciones, unos millones de años más y agua que se evapora, gran aumento de vapor de agua atmosférico con su efecto invernadero, más y más temperatura y vapor/calor, cada vez menos plantas y menos oxígeno, fin de la vida... Para entonces Humanidad ya con Inmortalidad Tecnológica y Enorme Progreso Científico-Tecnológico que es exponencial: cuanto más se progresa más rápido se progresa, para Emigrar donde quiera: "La Tierra es la cuna de la razón pero es imposible vivir eternamente en una cuna" (konstantín E. Tsiolkovski)... a los Exo-planetas, o también dentro de 5500 Millones de años aquí mismo en el Sistema Solar a la para entonces alejada franja habitable "ricitos de oro"...
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