Evolución estelar
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Sumario
Diagrama Hertzprung-Russell
En 1911 el astrónomo Ejnar Hertzprung usó este tipo de diagrama por primera vez. Más tarde en 1913 y de forma independiente Henry Norris Russell hizo lo mismo.
Por la calidad y cantidad de información revelada en este sencillo diagrama, que se llama el diagrama Hertzprung-Russell (H-R), este representa un gran logro para la astrofísica y es una herramienta valiosísima para los astrónomos. Usando este diagrama, por ejemplo, se puede hallar la edad de los cúmulos globulares.
Secuencia Principal
Para una estrella comparable al sol, la mayor parte de la vida de la estrella ocurre durante la fase de fusión de hidrógeno en helio. A medida que la estrella consume hidrógeno se va formando un núcleo de helio donde también se pueden fusionar elementos más pesados. Durante esta etapa la estrella se hace más caliente y más brillante. En el diagrama H-R las estrellas que pasan por esta etapa aparecen en la región llamada secuencia principal. Más adelante cuando se agota el hidrógeno estas estrellas abandonan la secuencia principal y se convierten en gigantes rojas. Entre mayor sea la masa original de la estrella más rápidamente quema su combustible y por lo tanto más corto es su paso por la secuencia principal en la evolución estelar.
Final de una estrella
Dependiendo de la masa original de la estrella, estas son las etapas finales a las que puede llegar una estrella al final de su vida.
Gigantes rojas
El sol es una estrella con una masa de 2 x 1030 Kilogramos. Cuando todo el hidrógeno en su núcleo se ha fusionado en helio el Sol se convertirá en una estrella gigante roja. Será tan grande que llegará a incluir las órbitas de Mercurio y Venus. Esto ocurrirá dentro de 5 mil millones de años y se produce por el calentamiento de la estrella debido a la fusión de los elementos más pesados que el helio. Durante esta etapa, la estrella emite las capas más exteriores de su atmósfera dando así origen a nubes brillantes de gas y polvo llamadas nebulosas planetarias.
Enanas blancas
Cuando todo el combustible nuclear (incluyendo elementos más pesados que el helio) se ha terminado, la estrella se enfría y se compacta formando así una enana blanca.
Enanas marrón
Es posible que durante el proceso de formación, algunas estrellas no alcancen la masa suficiente para comenzar las reacciones termonucleares del hidrógeno en su centro. Como no brillan éstas estrellas son muy difíciles de observar, son como un planeta gaseoso gigante. Estrellas con masa inferior a 80 veces la masa del Júpiter exhiben este comportamiento.
Supernovas
En estrellas con masa un poco mayor que la del Sol (> 1,4 Msol) la fusión nuclear produce elementos cada vez más pesados. Cuando se forma el hierro, el núcleo de la estrella no puede auto-soportarse y colapsa gravitacionalmente. Las capas exteriores son emitidas como en una super explosión cósmica y el núcleo remanente se compacta formando una estrella de neutrones.
Otro mecanismo que da origen a una supernova consiste en lo que ocurre en un sistema binario formado por una estrella normal y una enana blanca. En este sistema las dos estrellas ligadas por la gravedad se mueven en órbita una en torno a la otra. Puesto que la enana blanca es tan densa su gravedad es suficiente para atraer materia de la estrella vecina. Se crea un flujo permanente de gas hacia la enana blanca haciendo que su masa aumente y dispare el proceso de fusión nuclear una vez más. Este evento es explosivo y se observa en el cielo como una estrella que aumenta su brillo rápidamente. A este tipo de estrella se le conoce con el nombre de Supernova Ia y es útil para determinar las distancias astronómicas.
Estrella de neutrones
Una estrella de neutrones es una estrella formada por neutrones empacados con la misma densidad que en un núcleo atómico. Es decir una estrella de neutrones es como un núcleo atómico gigantesco. Una cucharadita de materia sacada de una estrella de neutrones tiene una masa de mil millones de toneladas.
Las estrellas de neutrones se forman como producto de una supernova. Durante la explosión de una supernova, la densidad en el núcleo remanente es tan grande que allí se forma una estrella de neutrones o un agujero negro.
Púlsares
Así como se conserva la energía, existen otras propiedades físicas que se conservan. Una de ellas es la cantidad de momento angular, la cual es una medida de la cantidad de 'impulso' que tiene un objeto en rotación.
En el proceso de colapso gravitacional cuando se forma una estrella de neutrones hay una gran cantidad de momento angular disponible a la estrella de neutrones recien formada. Como resultado ésta queda girando a velocidades angulares muy altas.
Se han observado estrellas de neutrones rotando a una velocidad de más de mil vueltas por segundo. Dentro de la estrella de neutrones se forman campos electricos y magnéticos que emiten ondas de radio enfocadas en un haz muy directo que da vueltas. Cuando un radiotelescopio intercepta el haz de radioondas se registra una señal que consiste en una secuencia de pulsos. Justamente fue así como los astrónomos Antony Hewish y Jocelyn Bell descubrieron los púlsares en 1967.
