lunes, 21 de diciembre de 2009

8 Nacimiento y Vida de las Estrellas

La diversidad de objetos que nuestros ojos pueden observar en el cielo nos emplaza a preguntarnos ¿qué tienen en común, entre sí? Aunque suene extraordinario, estrellas de neutrones, púlsares, agujeros negros, soles, etc., con distinguibles variaciones físicas son todos fruto de los mismos aconteceres, sólo que vistos en diferentes momentos de su evolución. El cielo es como una ciudad llena de gentes de diferentes edades: unos en gestación otros ya nacidos, unos grandes otros pequeños, unos viejos otros jóvenes, y hasta muertitos se pueden hallar. Todo ese conjunto de astros más material de gestación constituyen las extraordinarias dimensiones del espacio cósmico.

Casa M

Si, extraordinarias son las dimensiones del espacio cósmico, las variaciones físicas: volúmenes, densidades, temperaturas, presiones y demás características de los mundos que en él transitan, adquieren rasgos de diferencia alucinantes.

En mi país, Chile (hemisferio sur), frente a nosotros, en las noches claras, mirando hacia sudeste, se divisa la constelación de Escorpión, cuya estrella más baja, Antares tiene un color rojo bastante intenso. Se trata de uno de los gigantes del universo. Dentro de él cabe el conjunto del Sol y los cuatro planetas interior inclusive Marte. Lo más extraño de este superastro formado por gases enrarecidos, es su bajísima densidad, mil veces inferior a de los residuos de un gas encerrado dentro de uno de nuestros matraces de laboratorio en el cual hubiéramos producido lo que vanidosamente llamamos vacío absoluto.

En el otro extremo de la escala, podemos señalar a la enana blanca, «Estrella de Van Maanen», con una densidad 50.000 veces superior a la del platino. Un cajita de fósforos o cerillas lleno de este material pesaría más de 10.000 kilos.

Aunque ambas estrellas tuvieron un origen común, la muerte de la primera que nos hemos referido va a tener un decenlase distinto al que tuvo la segunda en su defunción.

La prodigiosa sabiduría del espectroscopio ha mostrado, al analizar la luz de las estrellas que se han colocado frente a los catalejos humanos, que todos estos mundos celestes están constituidos, aunque en distintas proporciones, sólo de elementos conocidos en la Tierra y catalogados en la clásica serie periódica de Mendelejeff.
Hace ya varios años, y esto es sólo una anotación anecdótico, pareció haberse descubierto un extraño en el Sol, y las campanas de los laboratorio llamaron a la alerta. Al recién observado se le llamó Helio (sol, en griego). Poco después, el orden fue restablecido, pues pudo comprobarse que se trataba de una deficiente observación; el helio existía también en nuestra morada, aunque en pequeñas cantidades, y tenía su sitio reservado en el segundo casillero de la serie periódica, lo cual constituía una nueva confirmación de la ordenación matemática del cosmos.

También otros dos elementos simples parecieron, por un tiempo, no per pertenecer a la ordenación establecida. Ellos fueron el coronio y el nebulio. Luego pudo comprobarse que el primero estaba formado por átomos de calcio totalmente ionizados, existentes en la corona del Sol, y que al segundo lo componían átomos de nuestro tan conocido oxígeno sometidos a enormes temperaturas y a un vacío imposible de ser producido en nuestros laboratorios.

Desde aquel entonces, el conocimiento de la materia y de las micropartículas que la componen ha avanzado notablemente. Los átomos de los diversos elementos químicos simples no tienen siempre y rigurosamente la misma estructura; en ciertas condiciones el número de protones, neutrones y electrones, para nombrar sólo las partículas más representativas, varía en pequeñísimas proporciones, pero manteniendo inalterables las características químicas y físicas del elemento considerado. Se dice que esos átomos son isótopo del mismo elemento. Es fácil comprender que el peso atómico del elemento incluido en la serie de Mendelejeff es el del isótopo estable, ya que los otro no lo son y, en general, viven, por así decirlo, en un permanente cambio de su peso atómico. Por otra parte, más allá del último de los cuerpos simple y estables registrados en la ordenación periódica, el uranio Nº 92, se ha descubierto o creado otros llamados transuránicos, todos ellos inestables .

Además de establecer esta igualdad o semejanza en la materia prima del universo, se han medido distancias, analizado tiempos, velocidades, ternperaturas, presiones, masas, densidades y otras características que muestran la vigencia, en el ámbito cósmico, de las mismas leyes físicas y químicas que nosotros conocemos.
En base a esas condiciones descritas y surgiendo de grandes acumulaciones de hidrógeno, millones de veces más extendida que nuestro Sol, se ha calculado que cada año nacen unas diez estrellas en nuestra galaxia. La fuerza de gravedad acerca a los átomos de hidrógeno hacia el centro de acumulación, haciéndolo más y más denso. De la misma manera que una manzana que soltamos aumenta su velocidad al acercarse al suelo, los átomos de hidrógeno se aceleran cada vez más a medida que se acercan, y chocan con mayor violencia. Llega un punto en que sus velocidades son tan grandes que el protón de un núcleo de hidrógeno logra vencer la repulsión eléctrica del núcleo que impacta, fusionándose con él y otros más hasta formar un núcleo estable de helio. La fusión es posible gracias a la fuerza fuerte que comienza a actuar cuando los protones están muy cerca. El núcleo de helio tiene menos masa que la suma de los dos protones y dos neutrones que lo forman; la diferencia se manifiesta en forma de velocidad de lo que queda al final, o en otras palabras, de temperatura y presión del gas en el interior de la estrella en formación. La fusión requiere unos trece millones de grados de temperatura a una densidad cien veces la del agua, ambas producidas por la interacción gravitatoria, y sostenida constantemente por la acción simultánea de la fuerza gravitacional y las mismas reacciones nucleares. En ese momento está naciendo, probablemente, una estrella parecida al Sol.

Cuando levantamos nuestras miradas hacia el cielo en esas noches que llamamos estrelladas, parece que estuviéramos observando una cantidad enorme de estrellas con nuestros ojos al desnudo pero, de hecho, éstos únicamente tienen capacidad para ver, al mismo tiempo, unas dos mil estrellas. No obstante, podemos ver millares y millares de estrellas cuando volvemos nuestra vista hacia la Vía Láctea o cuando miramos la luz de la galaxia Andrómeda con millones y millones de estrellas alojadas en ella.

Para nosotros, los terrícolas, el Sol es nuestra estrella especial, casi única, pero no es más que una estrella común dentro del promedio de todas las que hemos sido capaces de distinguir en el universo. Hay estrellas lejanas más nítidas, más tímidas, más calientes y más frías que el Sol, pero todas las estrellas que hemos podido ver y vemos son objetos semejantes a éste.
La mayoría de las estrellas se encuentran alojadas en el cosmos en agrupaciones que hemos llamado cúmulos. Estos cúmulos se dividen en abiertos y globulares. Los cúmulos abiertos contienen un número pequeño de estrellas jóvenes; los cúmulos globulares son de constitución mucho más vieja y contienen un mayor número de estrellas.



Nuestro Sol, como cualquier otra estrella, es una gran pelota de gas agrupado por la propia gravedad. Su brillantez luminosa es el resultado de las profundas reacciones nucleares que se da en su interior. Estas reacciones transforman elementos livianos en unos más pesados y liberan energía durante ese proceso. La efusión de esa energía proveniente desde las regiones interiores de la estrella es la que provee la presión necesaria para equilibrarla frente a la fuerza de gravedad que permanentemente trata de desplomarla hacia su propio centro.

Una estrella desde su nacimiento tiene diferentes fases de evolución. En sus primeras etapas como embrión es rodeada por los restos de la nube de gas desde donde se formó. Esa nube de gas es gradualmente desipada por la radiación que emana de la estrella, posiblemente quedando atrás un sistema de objetos menores como planetas, etc.

Pasada la etapa de la infancia, una estrella entra a su madurez, que se caracteriza por un período largo de estabilidad en la cual el hidrógeno que almacena en su centro se va convirtiendo en helio liberando enormes cantidades de energía. A esa etapa de estabilidad y madurez de la estrella se le llama «secuencia principal» que se refiere a una región diagonal en el diagrama de color-magnitud de Hertzprung-Russell que incluye al 90 por ciento de las estrellas. El parámetro principal para la ubicación de cada estrella en ese diagrama está dado por la masa.

Diagrama HR

Diagrama de Hertzsprung-Russell de las estrellas más cercanas y nítidas. El eje horizontal muestra la temperatura y tipo espectral desde las estrellas más calientes sobre la izquierda a las más frías sobre la derecha. El eje vertical muestra la luminosidad de las estrellas con rangos de 10.000 veces más brillantes que el Sol en la parte de arriba y las de menor brillo de hasta 1/10.000 en la parte de abajo.

Mientras más masiva es una estrella más rápido quema hidrógeno lo que la hace ser más nítida, más grande y más caliente. La transmutación rápida de hidrógeno en helio también implica un agotamiento del stock del primero más pronto en estrellas masivas que para las de menor tamaño. Para una estrella como el Sol su permanencia en la secuencia principal dura aproximadamente 10 mil millones de años; una estrella diez veces más masiva será 10.000 veces más nítida pero durará en la secuencia principal 100 millones de años. Una estrella con la décima parte de la masa del Sol tendrá un brillo de sólo la 1/10.000 del que tiene éste pero permanecerá en la secuencia principal por 1.000.000.000.000 de años.

Una estrella desde que se embriona, sus características, su evolución, y su muerte y consecuencias cósmicas, siempre está dependiendo de magnitud de masa. Parte dependiendo del tamaño de la masa original de la nube interestelar con que todo empezó en la generación del astro. Si ésta era mayor en cien veces la del Sol, la densidad y atracción gravitacional llega a ser tan grande que la contracción continúa y continúa hasta que después de pasar diferentes etapas estelares se forma una estrella de neutrones o un agujero negro. Ahora, si esa masa no alcanza a una décima parte de la masa solar la fusión nunca se desata y lo que pudo ser estrella no se enciende jamás.


Fuente: http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-03_02.htm

1 comentario:

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