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| El ciclo de vida de las
estrellas |
Longevidad estelar. Formación
de la Vía Láctea
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La longevidad de las estrellas oscila entre millones y miles de millones
de años. Aunque este tiempo excede con mucho al de nuestra vida,
el ser humano ha aprendido que las estrellas nacen, evolucionan y mueren,
y puede estudiar todas las etapas de su vida.
 
(foto 1) Estrellas Jóvenes. Las Pléyades, visibles a
simple vista en la constelación de Tauro, constituyen un cúmulo
joven con unos treinta millones de años de edad. Aún
se pueden ver, en forma de neblina, los restos de la materia de la que
se formó. Créditos: D. Malin & Anglo-Australian Observatory.
(foto 2) Estrellas ancianas. Los cúmulos globulares son las agrupaciones
de estrellas más viejas de la Galaxia. Éste, M80, contiene
cientos de miles de estrellas unidas debido a la atracción gravitatoria.
Todas las estrellas de M80 se formaron hace quince mil millones de años.
Créditos: Hubble Heritage Team (AURA)/STScI/NASA).
El ciclo de vida de las estrellas
Supongamos que una mosca quiere estudiar la vida de los seres humanos.
Una mosca vive sólo unos pocos días, así que no podría
concluir nada observando a una sola persona. Sin embargo, si la mosca visitase
una maternidad, un colegio, diferentes familias, un hospital, etc., le
sería fácil deducir que en la vida de un ser humano existe
un principio, un desarrollo y un final. El punto clave radica en la observación
de muchos grupos de seres humanos de diferentes edades. De forma similar
actuamos los astrónomos con respecto a las estrellas. La ingente
cantidad de ellas existente nos permite observar todas sus edades y no
sólo concluir que las estrellas nacen, evolucionan y mueren, sino,
además, estudiar y describir su vida. Hertzprung y Russell llegaron
a esta conclusión a principios del siglo pasado cuando representaron
la relación entre el brillo y la temperatura de gran cantidad de
estrellas en un diagrama, que hoy conocemos por el nombre de ambos (ver
friso página 7). La inmensa mayoría de estrellas se encontraba
en una banda del diagrama que correspondía a la etapa de madurez
de las mismas. En dicha banda, la secuencia principal, se encuentra actualmente
nuestro Sol.
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(Foto) Estrellas en formación.
La nebulosa de Orión. En la constelación de Orión
se puede ver una de las regiones donde se están formando estrellas
de todo tipo a partir de una inmensa nube de gas, moléculas y polvo
interestelar. Crédito: C.R. O'Dell & S.K. Wong & NASA.
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Formación estelar
Las estrellas se forman en nubes de gas y moléculas que se concentran
por efecto de su propia gravedad. El proceso es violento y lleva consigo
la formación de discos, que alimentan de materia a la estrella naciente
(o protoestrella), y expulsiones de materia a cientos de kilómetros
por segundo. La temperatura y densidad en el centro de la protoestrella
aumentan conforme se acumula la materia hasta permitir que los átomos
de hidrógeno, el elemento más abundante del Universo, se
fusionen para formar átomos de helio en un proceso que libera grandes
cantidades de energía. Cuando comienza este proceso, que constituye
el motor de una estrella durante su vida, decimos que se ha formado una
nueva estrella: una enorme esfera gaseosa cuya parte más externa,
la atmósfera, podemos ver de forma directa. Poco queda ya alrededor
de la estrella de la materia que la formó. Sin embargo, la materia
en el disco puede condensarse y formar planetas, cometas o asteroides,
es decir, un sistema planetario.
Las estrellas tienden a formarse en cúmulos. Todas las estrellas
de un cúmulo se forman al mismo tiempo y, aunque coinciden en edad,
no todas evolucionan al mismo ritmo: los procesos internos son lentos en
las estrellas con poca masa -que pueden vivir miles de millones de años-
y más rápidos en las estrellas de mayor masa, que completan
su ciclo vital en pocos millones de años.
La formación de una estrella solitaria, como el Sol, no es lo
más común. Además de formarse en cúmulos, dos
tercios de las estrellas forman parte de sistemas estelares dobles ligados
gravitacionalmente. El estudio de las órbitas de las estrellas dobles
permite deducir las masas de las componentes. Estos valores, combinados
con otras propiedades y modelos teóricos, hacen posible obtener
calibraciones para estimar la masa de otras muchas estrellas.
Estrellas adultas
La vida de una estrella ya formada, como el Sol, no resulta plácida.
Sus procesos físicos internos dan como resultado fenómenos
observables en su atmósfera: vientos estelares, llamaradas, manchas
frías y campos magnéticos. En algunas estrellas, las inestabilidades
internas se traducen en pulsaciones y convulsiones, similares a un terremoto,
cuyo estudio proporciona valiosa información sobre sus procesos
internos.
Muerte de la estrella
El agotamiento del hidrógeno en el centro marca el principio
del fin en la vida de una estrella. Para mantener su equilibrio, la estrella
crece de forma masiva y se convierte en una gigante roja, con un tamaño
similar a la distancia desde la Tierra -o incluso desde Júpiter-
al Sol. En esta etapa, la estrella expulsa lentamente la atmósfera,
que forma una envoltura gaseosa alrededor del núcleo.
La masa inicial de la estrella desempeña un papel crucial en
su final. Los modelos teóricos y las observaciones indican que si
la masa estelar no alcanza unas siete veces la masa del Sol, la estrella
expulsará toda su atmósfera y dejará al descubierto
un núcleo caliente que ilumina la envoltura. Se forma entonces una
nebulosa planetaria cuyo núcleo, una enana blanca con temperaturas
de decenas de miles grados y tamaño similar al de la Tierra, es
incapaz de producir energía y se enfría lentamente
hasta perderse de vista.
Las estrellas que superan en unas siete veces la masa del Sol explotan
como supernovas, uno de los fenómenos más violentos del Universo:
lanza la materia estelar al espacio a velocidades de miles de kilómetros
por segundo y sólo queda el núcleo central, de pocos kilómetros
de diámetro, en el que se concentra una masa mayor que 1,4 veces
la solar. Este núcleo puede desarrollarse como una estrella
de neutrones que gira rápidamente -un púlsar- o, si su masa
es mayor que 3,2 veces la del Sol, como un agujero negro -una concentración
de materia tal que ni la luz puede escapar de la acción de su gravedad.
La materia que expulsan las estrellas, principalmente al final de su
vida, retorna al medio interestelar donde, tras largos procesos dinámicos,
se agrupará y desencadenará la formación de una siguiente
generación de estrellas. Dicha materia se encuentra enriquecida
por nuevos elementos químicos que se fabricaron en los interiores
de la primera generación de estrellas o, incluso, en su propia muerte
explosiva en forma de supernova. Tales elementos químicos son los
que podemos encontrar en la Tierra y que conforman, ciertamente, el material
de que estamos hechos los seres vivos.
Pulsaciones de una estrella. Las simulaciones por ordenador
proporcionan información sobre los procesos en el interior de las
estrellas como, por ejemplo, sus modos de pulsación. Aunque la amplitud
de la pulsación está exagerada en la figura, la simulación
nos muestra que algunas estrellas pueden pulsar de forma bastante exótica.
Creditos: B. Guenther (U. of St. Mary's).
 
Cementerios estelares:
AFotos superiores y foto inferior derecha: nebulosas planetarias. Las
nebulosas planetarias, el final de la vida de una estrella similar al Sol,
presentan una enorme variedad de formas cuyo origen es, en buena parte,
desconocido. En el sentido de las agujas del reloj: NGC2392 (Nebulosa del
Esquimal), IC418, NGC6543 (Nebulosa del Ojo de Gato), Mz3 (Nebulosa de
la Hormiga).
Créditos: Hubble Heritage Team/NASA/ESA/A, Fruchter &
ERO Team (STScI)/R. Sahai, J. Trauger and the WFPC2 Science Team.
Foto inferior izquierda izquierda: la Nebulosa del Cangrejo. La Nebulosa
del Cangrejo es el resultado de la explosión de una supernova observada
y documentada por los astronómos chinos en el año 1054. El
brillo en el momento de la detonación la hacía visible en
pleno día. En el centro de la nebulosa se encuentra una estrella
de neutrones, un púlsar, que gira a una velocidad de treinta vueltas
por segundo. Créditos: FORS Team, VLT, ESO.
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formación de estrellas masivas y no masivas con observaciones del
gas y moléculas por medio de técnicas de interferometría
en radio.
Investigamos los procesos de formación
de estrellas por medio del estudio de cúmulos muy jóvenes
usando espectroscopía y fotometría óptica e infrarroja.
Estudio de los procesos de acrecimiento y eyección
de materia en las protoestrellas a traves de observaciones fotométricas
y espectroscópicas en el óptico, infrarrojo y rayos X.
Se estudian sistemas binarios que contienen
estrellas de neutrones o agujeros negros para
deducir el rango de masas de estos objetos.
Se crean modelos teóricos de la evolución
estelar para estrellas de diferente masa.
Se investiga la estructura interna de las estrellas
por medio de su variabilidad y sus oscilaciones con técnicas fotométricas
de alta precisión desde tierra y con satélites.
Se investiga la formación y evolución
de las nebulosas planetarias a través de observaciones de las envolturas
y su dinámica.
Estudio de la expansión angular de supernovas
por medio de técnicas interferométricas.
Lo que no sabemos...
Cómo se forman las estrellas? Muchos aspectos
de la formación estelar son aún desconocidos, como los procesos
de formación de estrellas masivas, cuántas estrellas se forman
a partir de una nube y en qué rango de masas.
Cuál es el origen de la vida? Buena parte
de la investigación futura estará centrada en la detección
y estudio de planetas de tipo terrestre y de posibles indicios de actividad
biológica en los mismos.
Cómo se generan los intensos campos magnéticos
al final de la evolución estelar? Técnicas de muy alta resolución
nos permitirán estudiar los campos magnéticos y su geometría
para entender su origen y la influencia que tienen en la formación
de las nebulosas planetarias y restos de supernova.
Dónde está la ISS?
 Est.
Espacial ISS * Vivir en la ISS?
Las
fechas fundamentales de la conquista del Espacio
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