¿Qué sabes de las estrellas?
Las estrellas han iluminado el firmamento guiando a nuestros antepasados y a cientos de especies desde hace milenios. Pero, ¿cuánto conoces acerca de ellas?
Un guía del parque nacional Grasslands, una reserva de cielo oscuro en Saskatchewan, Canadá, observa la Vía Láctea.
Este artículo se publicó el 9 de noviembre de 2017 y se ha ampliado por última vez el 30 de mayo de 2023.
Las estrellas son motores de energía cósmica que producen calor, luz, rayos ultravioleta, rayos X y otras formas de radiación. Están compuestas casi en su totalidad de gas y plasma, un estado de supercalentamiento de la materia compuesta de partículas subatómicas. Aunque la estrella más conocida, el Sol, existe en solitario, tres de cada cuatro estrellas existen como parte de un sistema binario compuesto por dos estrellas orbitando mutuamente.
Nadie sabe cuántas estrellas existen, pero podrían alcanzar un número extraordinario. Nuestro universo podría albergar más de 100 000 millones de galaxias, y cada una de ellas podría tener más de 100 000 millones de estrellas. Tan sólo en una noche clara, desde la Tierra pueden observarse alrededor de 3000 estrellas a simple vista. Los humanos de diferentes culturas han dibujado el cielo mediante estas estrellas.
Con el lanzamiento y despliegue exitoso del telescopio James Webb (JWST) de la NASA entre 2021 y 2022 se espera que el conocimiento de la humanidad sobre las estrellas y sobre todo sobre su pasado aumente. La misión del JWST, a grandes rasgos, es ayudar a contar la historia del universo: cómo la vorágine de partículas, elementos y moléculas que pueblan el universo se combinó de alguna manera para producir estrellas y galaxias y, en última instancia, este mundo habitado. A los pocos meses de estar opertivo el nuevo telescopio ya dio sus primeros resultados positivos y asombrosos, aportando imágenes desconocidas de las estrellas.
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¿Cuál la apariencia de una estrella?
Algunas estrellas han sobresalido siempre del resto. Su brillo es un factor de cuanta energía despiden, lo cual se conoce como su luminosidad, y también la distancia a la que se encuentran de la Tierra. Las estrellas del cielo también pueden parecer de diferentes colores porque sus temperaturas no son iguales. Las estrellas calientes son blancas o azules, mientras que las más frías parecen tener tonos rojos o anaranjados.
Un par de prismáticos de tamaño 7x50 puede ser ideal para observar las estrellas. Si prefieres los telescopios, los refractores y los reflectores, que enfocan la luz estelar con espejos, son los más comunes. Que tengan lentes de alta calidad y un conjunto de tres oculares que puedas usar para cambiar el aumento son las características más importantes para poder observar tranquilamente las estrellas.
Las estrellas pueden tener muchos tamaños, que las clasifican en un rango desde estrellas enanas a supergigantes. Las supergigantes pueden tener radios mil veces mayores que el Sol. Debido a su gran masa, consumen energía a un ritmo muy elevado, siendo muy luminosas; por ejemplo, Naos tiene una luminosidad de aproximadamente un millón de veces la del Sol. Sin embargo, tienen una vida breve porque agotan su combustible nuclear en unos pocos millones de años y explotan como supernovas al final de sus vidas.
Cuando explotan, las supernovas arrojan material al espacio a una velocidad entre 15 000 y 40 000 kilómetros por segundo. Estas explosiones producen gran parte del material del universo, incluyendo elementos como el hierro, que conforma nuestro planeta e incluso a nosotros mismos. Los elementos pesados sólo se producen en las supernovas, por lo que todos nosotros llevamos en nuestros cuerpos remanentes de estas explosiones.
Las supernovas añaden elementos a las nubes de polvo y gas del espacio, favoreciendo así la diversidad interestelar, y producen ondas de choque que condensan las nubes de gas y ayudan a la formación de nuevas estrellas. Sin embargo, las estrellas masivas, varias veces más grandes que nuestro Sol, pueden crear supernovas cuando su proceso de fusión del núcleo agota el combustible.
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La fusión proporciona una constante presión hacia el exterior, que coexiste en equilibrio con la atracción gravitacional hacia el interior de la propia estrella. Cuando la fusión se ralentiza, la presión cae y el núcleo de la estrella se condensa, volviéndose más caliente y denso.
El hidrógeno es la parte fundamental de las estrellas. El gas circula por el espacio en nubes de polvo cósmico llamadas nebulosas. Con el tiempo, la gravedad hace que las nubes se condensen y se colapsen. A medida que se hacen más pequeñas, las nubes giran más rápido en espiral debido a la conservación del momento angular, el mismo principio que hace que una patinadora gire a mayor velocidad cuando acerca sus brazos al pecho.
La acumulación de la presión provoca un aumento de la temperatura en el interior de una estrella naciente, y la fusión nuclear comienza cuando la temperatura del núcleo de una estrella joven en desarrollo alcanza los 27 millones de grados Fahrenheit (15 millones de grados Celsius).
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El ciclo de vida de las estrellas
Las estrellas jóvenes se llaman en esta fase protoestrellas. A medida que se desarrollan acumulan masa de las nubes que las rodean y crecen en lo que se denomina estrella en la secuencia principal. Las estrellas en secuencia principal, como el Sol, existen en un estado de fusión nuclear durante el cual emitirán energía durante miles de millones de años, mientras convierten el hidrógeno a helio.
Las estrellas evolucionan durante miles de millones de años. Cuando finaliza su fase de secuencia principal pasan a través de otros estados de existencia en función de su tamaño y otras características. Cuanto mayor sea la masa de una estrella, menor será su intervalo de vida.
A medida que las estrellas avanzan hacia el final de sus vidas, gran parte de su hidrógeno se ha convertido en helio. El helio se hunde en el núcleo de la estrella aumentando su temperatura y provocando la expansión de su capa exterior. Estas estrellas grandes e hinchadas se conocen como gigantes rojas.
La fase de gigante roja es realmente un preludio en el que la estrella se libera de las capas más externas y se convierte en un cuerpo pequeño y denso denominado enana blanca. Se trata de un remanente estelar al que da lugar una estrella cuando ha agotado su combustible nuclear, y ha expulsado gran parte de esta masa en una nebulosa planetaria.
De hecho, se trata de una etapa del proceso estelar por el que pasan el 97 por ciento de las estrellas que conocemos, incluido el Sol. Las enanas blancas son, junto a las enanas rojas, las estrellas más abundantes del universo. El físico Stephen Hawking, en el glosario de su conocida obra Historia del tiempo, define la enana blanca de la siguiente manera: "Estrella fría estable, mantenida por la repulsión debida al principio de exclusión entre electrones".
Por tanto, las enanas blancas se enfrían durante miles de millones de años, hasta que finalmente se apagan y dejan de producir energía. En este punto, que los científicos no han podido observar aún, estas estrellas pasan a ser conocidas como enanas negras.
Tan sólo unas pocas estrellas evitan este camino evolutivo y en su lugar surgen mediante una fuerte detonación como supernovas. Estas violentas explosiones dejan tras de sí un pequeño núcleo que puede convertirse en una estrella de neutrones, o incluso, si el remanente es lo suficientemente amplio, en un agujero negro.
