Hablemos sobre estrellas (Parte I).
Hasta este momento les he hablado principalmente de objetos o estrellas degeneradas, es decir el resultado de la muerte de una estrella, o sobre como mueren éstas, sin embargo, no he dedicado un momento para referirme específicamente a los que, sin lugar a duda, son los objetos más importantes del universo tal como lo conocemos, las estrellas, esta publicación la dedicaré a explicar algunos aspectos fundamentales sobre ellas.
¿Qué son las estrellas?
Fundamentalmente podemos definir las estrellas como objetos cósmicos, que producen energía en forma de radiación térmica y emisiones en el espectro electromagnético, gracias a la fusión nuclear que ocurre en sus núcleos.
Las estrellas son cuerpos esféricos, hechos de plasma, que mantienen su forma debido a su propia gravedad, la cual las comprime manteniendo su estructura, por otra parte, la presión de radiación ejercida por las reacciones de fusión de su núcleo, ejerce una fuerza que se opone a la gravedad, evitando que colapsen sobre si mismas.
Dependiendo del tipo y el estadio de su vida en la que se encuentren, las estrellas pueden estar conformadas por diversos elementos, pero fundamentalmente en la mayor parte de su existencia el predominante es el hidrógeno y en un lejano segundo lugar el helio.
Las estrellas son los objetos astronómicos más evidentes y referirse a ellas es hablar de la historia de la astronomía, históricamente el hombre las ha usado para orientarse, para marcar el paso del tiempo y las estaciones y ha tratado de ver en ellas su pasado y futuro, con estos propósitos las ha agrupado en constelaciones, al identificar en ellas formas que le recuerdan a objetos, animales, dioses, héroes o criaturas de sus mitos y leyendas.
El primer catalogo de las estrellas fue creado por astrónomos babilónicos en la antigua Mesopotamia, en el segundo milenio antes de Cristo; mientras que Aristilo, crearía el primer catalogo conocido de la antigua Grecia, 300 años antes de Cristo, e Hiparco construiría uno que contenía 1020 estrellas, el cual sería la base para el Almagesto de Ptolomeo el cual sería el más importante catálogo hasta la edad moderna.
¿Cuál es la estructura de una estrella?
Fundamentalmente las estrellas están conformadas por tres estructuras, el núcleo donde se dan las reacciones de fusión, el manto, donde se da el transporte de la energía del núcleo y la atmósfera o zona donde se extiende el viento estelar.
El núcleo: en él, como ya he dicho, es donde se dan las reacciones de fusión de la estrella, es su parte más densa pudiendo llegar en algunos casos, cuando la estrella contiene Materia Degenerada1, a superar la densidad del núcleo atómico.
En algunas estrellas masivas, muy viejas, el núcleo puede tener varias capas, en las que se fusionan diferentes elementos desde el hidrógeno en las más externas, hasta el silicio en las más internas e incluso contener materia degenerada en su centro.
El manto: en el manto se da la conducción de la energía del núcleo de la estrella, en el se distinguen tres estructuras:
La zona de radiación: en ella la transferencia de la energía del núcleo se da por difusión radioactiva, es decir a través de ondas electromagnéticas o de partículas subatómicas.
La zona de convección: en ella el transporte de energía se da por el flujo del plasma estelar, en este flujo, el plasma de mayor temperatura se mueve desde el Tacoclina, o separación entre la zona de radiación y de convección, hasta la fotósfera, desde donde el de menor temperatura desciende al tacoclina, formando un flujo circular.
La fotósfera: es la capa más superficial del manto, y es donde éste se hace transparente a los fotones, es decir es la parte de la estrella que logramos ver, en ella se dan fenómenos como las manchas solares, que son zonas de baja temperatura motivadas a la alteración de los flujos de convección del plasma, causados por la concentración de campos magnéticos.
Como dato curioso los fotones que son generados por el núcleo, pueden tardar cientos de miles de años antes de atravesar el manto y llegar a la fotosfera, en este trayecto pierden gran parte de su energía hasta llegar, de ser inicialmente rayos gamma, a las longitudes de onda visibles. Por ejemplo, en el caso de nuestro Sol, los fotones tardan unos 170.000 años, en llegar del núcleo a la fotosfera. Esto es debido a la gran densidad de la zona de radiación, a causa de la cual es muy corto el recorrido de los fotones antes de ser absorbidos o dispersados por otras partículas.
La atmósfera: corresponde al volumen del espacio donde tienen presencia las partículas de plasma expulsadas por la estrella, estas partículas forman lo que es conocido como viento estelar, en nuestro Sol esta área se extiende hasta la llamada heliopausa, que es donde cesa el viento solar e inicia el espacio interestelar, sin embargo en nuestro sistema estelar, esto no marca el fin de la influencia del campo gravitatorio solar el cual se extiende hasta la Nube de Oort2. En la atmosfera estelar se pueden distinguir tres zonas:
La cromosfera: es una región inmediatamente superior a la fotosfera, es una zona de gran concentración de partículas de plasma expulsadas de la estrella, sin embargo, estas partículas al tener menor velocidad irradian menos temperatura que las de la capa siguiente, la corona. En nuestro sol, en la cromosfera se dan fenómenos como las protuberancias solares; que son bucles de plasma de menor temperatura que el del manto, que se elevan desde la fotosfera hasta la corona, a través de la cromosfera. También se presentan las espículas que al igual que las protuberancias se extienden desde el manto hasta la corona a través de la cromosfera, estás son estructuras de plasma a baja temperatura con forma tubular.
La corona: ésta se extiende sobre la cromosfera es una capa de plasma disperso a grandes temperaturas, superiores a las de la superficie del manto y la cromosfera, no existe una explicación formal a este aumento de temperatura, pero una de las posibles causas es que, al tener menor concentración de partículas, estas adquieren mayor velocidad por lo que pueden irradiar mayor temperatura.
Zona de viento estelar: esta es la región más allá de la corona hasta la que se extienden las partículas de plasma expulsadas por la estrella. En el caso de nuestro sol esta zona recibe el nombre de heliosfera, y se extiende más allá del Cinturón de Kuiper3 a unas 70 o 90 Unidades Astronómicas (UA)4; la heliosfera terminaría en una región llamada Frente de Choque de Terminación, en éste las partículas del viento solar, disminuyen su velocidad por debajo de la del sonido, por interacción con las partículas del medio interestelar, esto genera una región de compresión e incremento de temperatura debido a la fricción.
¿Cómo producen energía las estrellas?
Las estrellas producen su energía gracias a la fusión nuclear, como consecuencia de la intensa presión que ejerce la gravedad sobre la materia estelar, los átomos de su núcleo son presionados de tal forma que sus núcleos superan la barrera de potencia formada por la fuerza electromagnética y gracias al Efecto Túnel5 se fusionan para formar un nuevo núcleo atómico y en el proceso liberar radiación electromagnética y térmica.
En resumen, este es el proceso que siguen las estrellas para generar su energía, la mayor parte de su vida utilizan el hidrógeno de su núcleo para llevarlo a cabo, produciendo además un átomo de helio como resultado de la fusión de cada dos de hidrógeno.
Sin embargo, aun cuando el hidrógeno es el principal combustible de los procesos nucleares que se dan en los núcleos estelares, no es el único posible, cuando éste se agota la estrella fusionará lo que tenga a mano, empezando por el helio, para seguir con el carbono, neón, oxígeno y silicio, una vez fusionado en silicio en hierro, ya no es posible seguir realizando fusión nuclear a menos que se incorpore más calor a la estrella, es decir la reacción deje de ser exotérmica y se convierte en endotérmica.
Este consumo de diferentes combustibles se da por diferentes procesos de nucleosíntesis, en los cuales un tipo de núcleo atómico se fusiona con otro igual o diferente para crear un nuevo elemento, estos procesos son:
- Quema de hidrógeno: esta se da por dos procesos diferentes, el primero es la Cadena Protón-Protón este es el tipo de reacción nuclear que se da en las estrellas como el sol, o de menor tamaño, constituye una cadena de reacciones de fusión en las cuales se inician con dos núcleos de hidrógeno, para concluir con uno de helio-4, en el proceso se generan varios núcleos atómicos de transición como el deuterio (hidrógeno-2) y el helio-3 y se liberan fotones de alta energía (rayos gamma), positrones y energía térmica. Esta cadena también incluye varias ramificaciones en las que se pueden producir otros elementos como el litio y el berilio, además de neutrinos.
El otro proceso por el cual se da la quema de hidrógeno es el Ciclo CNO, o ciclo carbono-nitrógeno-oxígeno, en éste la fusión de los átomos de hidrógeno, se da teniendo como intermediarios a núcleos de carbono, nitrógeno y oxígeno, los cuales actúan como catalizadores, y son regenerados durante el ciclo, este proceso se da en las estrellas masivas con alta Metalicidad6 en su núcleo.
- Quema del Helio: esta se da mediante un proceso denominado Ciclo Triple Alfa, en él, tres núcleos de helio-4 (partículas α) se fusionan para producir un núcleo de carbono, produciendo transitoriamente un núcleo de berilio y emitiendo fotones de alta energía y radiación térmica.
Quema de Metales: en las estrellas más masivas, los procesos de nucleosíntesis continúan después de la quema del helio, dependiendo de la masa, pueden llegar incluso al consumo del silicio para formar hierro, la quema de metales involucra cuatro procesos:
Combustión del Carbono: en este se combinan dos núcleos de carbono para producir uno de tres elementos Magnesio, Neón u Oxigeno, siendo los dos últimos los más frecuentes, en el proceso se liberan partículas alfa, protones, neutrones, fotones de alta energía y radiación térmica.
Fotodesintegración del Neón: este proceso se da cuando se ha consumido el carbono del núcleo estelar, en él, los fotones de alta energía desintegran los núcleos de neón, en núcleos de oxígeno y partículas alfa, éstas últimas, a la vez intervienen nuevamente en la reacción para fusionarse con otros núcleos de neón y formar magnesio, en este proceso se generan más fotones de alta energía.
Combustión del Oxígeno: en este proceso que se da posterior al agotamiento del neón en el núcleo, se fusionan dos núcleos de oxígeno, en cinco posibles reacciones que dan como resultado núcleos de azufre, fosforo, silicio y magnesio, con la liberación de fotones, energía y algunas partículas sub atómicas.
Combustión y Fotodesintegración del Silicio: este es el último proceso de fusión que se da en las estrellas super masivas, después del consumo del oxígeno, en él, núcleos de silicio se fusionan para formar otros de níquel, los cuales por fotodesintegración se degradan, primero en cobalto y luego en hierro, en este punto se detienen los procesos de nucleosíntesis en la estrella, pues se requeriría de la incorporación de más calor para lograr la fusión de los núcleos de hierro, por lo que el proceso deja de ser rentable desde el punto de vista energético para la estrella, al cesar, la generación de energía térmica en el núcleo, este colapsa, por efecto de la gravedad, en una estrella de neutrones o un agujero negro.
Estos procesos nucleares se dan en periodos de tiempo que pueden ir desde los miles de millones de años, hasta las horas:
| Elemento que se quema en el núcleo | Tiempo de que quema |
|---|---|
| Hidrógeno | 7x106 años |
| Helio | 5x105 años |
| Carbono | 600 años |
| Neón | 1 año |
| Oxígeno | 6 meses |
| Silicio | 1 dia |
¿Cómo es la vida de una estrella?
De las etapas finales de la vida de las estrellas ya he hablado en publicaciones anteriores (1, 2 y 3) así que no ahondaré en ellas, sin embargo nunca he tratado el tema de cómo se forman las estrellas, al menos no desde una perspectiva científica (ver Historia de mi Vida).
Las estrellas se forman en lo que se puede denominar como Guarderías Estelares, regiones del espacio con grandes concentraciones de hidrógeno y helio en forma de nubes; en el universo primigenio estas nubes abarcaban extensas regiones del espacio, de varias decenas de parsecs, las cuales darían origen a las galaxias y los Cúmulos Globulares.
Estas nubes de gas no son homogéneas, en algunos sectores su densidad es mayor que en otros, los de mayor densidad generarían un campo gravitatorio mayor, provocando la atracción de más materia, hasta que la densidad se eleve al punto en el que la nube originalmente fría, empiece a calentarse por efecto de la presión de la gravedad, a la vez que empieza a tomar forma esférica, esta fase es la que se denomina Protoestrella, en este punto la atracción de nueva materia empieza a producir un disco de acreción que podría dar lugar a un sistema planetario.
A medida que más materia va cayendo a la protoestrella su campo gravitacional se va haciendo más intenso y su densidad va aumentando junto a su temperatura, la intensa presión y temperatura inducen la ionización del gas, para formar plasma de hidrógeno, el cual continua calentándose hasta que en el núcleo de la protoestrella la presión y temperatura son lo suficientemente intensas para dar lugar a las reacciones de fusión del hidrógeno, en este punto, la protoestrella ya se ha convertido en una estrella.
Este proceso se sigue dando hoy en día, en sectores de la galaxia donde aún persisten grandes nubes de hidrógeno y helio, como la Gran Nube de Orión.
El ciclo de combustión del hidrógeno de las estrellas persiste por varios miles de millones de años, variando este tiempo en relación inversa a la masa de la estrella, mientras mayor sea la masa de la estrella deberá consumir una mayor cantidad de hidrógeno para mantener su equilibrio gravitacional, en consecuencia consumirá más rápido su reserva.
Cuando la masa de una estrella es menor a las 0,25 masas solares, el ciclo del hidrógeno se prolonga por un periodo de tiempo que supera a la edad estimada del universo, llegando a consumir la casi totalidad de su hidrógeno, cuando esto a ocurrido y en consecuencia desaparece la presión de radiación, se colapsan por efecto de la gravedad en enanas blancas.
Por su parte las estrellas de hasta 8 masas solares, siguen un proceso diferente, una vez que el hidrógeno de su núcleo se ha agotado inician el ciclo del helio, en este punto las capas externas de la estrella se expanden para convertirse en una gigante roja, la cual después de consumir el helio de su núcleo expulsa sus capas exteriores formando éstas una nebulosa planetaria, mientras que su núcleo colapsa para formar una enana blanca.
En el caso de la estrella de masa superior a 8 veces la solar, el proceso continúa después del ciclo del helio y puede prolongarse hasta la combustión del silicio, dependiendo de la masa de la estrella. La conclusión de este proceso lleva al estallido de la estrella en forma de supernova, para dejar como remanente una estrella de neutrones o un agujero negro, dependiendo de la masa de su núcleo.
Con esto concluye esta parte del post, en la continuación explicaré como se clasifican las estrellas y les hablaré un poco más sobre las estrellas degeneradas. Espero que esta publicación haya sido de su agrado, estoy atento a sus comentarios y observaciones. Gracias por su atención.
Notas
- Materia Degenerada: Se refiere a aquella forma de materia en la cual la mayor parte de la presión proviene del principio de exclusión de Pauli, según el cual dos fermiones no pueden compartir los mismos números cuánticos al mismo tiempo y en consecuencia la misma ubicación.
- Nube de Oort: Es una teórica región de forma esférica, constituida por cuerpos congelados, cometas, ubicada a una distancia de un año luz medido desde el Sol y la cual envolvería a nuestro sistema solar, se piensa que sería región de la que provendrían los cometas de periodo largo.
- Cinturón de Kuiper: es un área conformada por cuerpos congelados de diferentes tamaños, que se ubica después de la órbita de Neptuno. En ella orbitan la mayor parte de los plutoides o planetas enanos, conocidos.
- Unidad Astronómica (UA): es una unidad de medida estándar usada en astronomía, que corresponde a la distancia media del radio de la órbita terrestre, equivale a aproximadamente 150 millones de kilómetros u 8,31 minutos luz.
- Efecto Túnel: es un efecto producto de la naturaleza probabilística del mundo cuántico, que permite una partícula superar una barrera de potencial, como por ejemplo un campo electromagnético.
- Metalicidad: Se refiere a la cantidad de elementos pesados que se encuentran en una estrella, para la astronomía a diferencia de la química, cualquier elemento diferente al hidrógeno o el helio es considerado un metal.
Referencias
- AstroMía, Las Estrellas, sus tipos y su evolución, AstroMía
- Astronomia-iniciacion.com, ¿Qué es una estrella?, astronomia-iniciacion.com
- Astronomía de Altas Energías, ULTIMAS ETAPAS EN LA VIDA DE UNA ESTRELLA MASIVA, Astronomía de Altas Energías
- Curiosoando, ¿Qué son las manchas solares?, Curiosoando
- Diaz, J., Clasificación de las estrellas, UNIVERSO Blog
- Hernáez, S., Clases de estrellas, Acout Español
- Verger, E., ¿Qué son las espículas que se ven en la superficie del Sol?, CienciaToday
- Wikipedia, Nucleosíntesis estelar, Wikipedia
- Wikipedia, Clasificación estelar, Wikipedia
- Wikipedia, Estrella, Wikipedia
- Wikipedia, Heliosfera, Wikipedia
- Wikipedia, Nucleosíntesis estelar, Wikipedia
- Wikipedia, Formación estelar, Wikipedia
Como siempre muy bien explicado y muy bien documentado
Son una fuente casi infinita de energia(teniendo en cuenta la cantidad de estrellas conocidas).
La humanidad apunta a buscar metodos de extraccion de energia a las estrellas, sin duda creo que vamos hacia alla.
Tu que piensas al respecto?. Y otra cosa, como es que el nucleo de la tierra no se ha consumido?.
Estupendo trabajo Andres!
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Hola @reinaldoverdu, en efecto son una fuente descomunal de energía, la cuestión es que no tenemos mecanismos para aprovecharla en su totalidad, ni siquiera de la más próxima a nosotros el sol. Esperemos que en los próximos años esto mejore, para luego poder explorar ideas más exóticas y aun inalcanzables para nuestro actual avance tecnológico, como las esferas de Dyson que permitirían encerrar total o parcialmente la luz y radiación de una estrella para sacar el mayor provecho de ella.
Respecto a tu segunda pregunta, la verdad no creo haberla entendido del todo, no se si te refieres a porque no se agota a causa del vulcanismo, o por que no se ha solidificado, en caso de ser la primera lo que sucede es que el magma que es expulsado por los volcanes no proviene del núcleo sino del manto y una capa de material líquido que se encuentra por debajo de la corteza terrestre, este material no se agota porque es reciclado, en la medida que asciende a la superficie por vulcanismo la presión sobre la superficie hace que material de los niveles más profundos de la corteza se fundan.
Si te refieres a la estructura interna del núcleo, el núcleo interior está formado principalmente por hierro en estado solido, tengo entendido que a pesar de las intensas temperaturas, se mantiene sólido debido a las grandes presiones a las que está sujeto, mientras que la capa superior se mantiene líquida, tengo entendido que lo que mantiene caliente el interior del planeta y parcialmente fundido su núcleo y manto, son los elementos radiactivos que se encuentras mezclados con el hierro que lo conforma, la desintegración de estos genera el calor que mantiene líquidas las capas internas del planeta.
Hola @amart29, nuevamente leyendo tus publicaciones, me pareció muy agradable, bueno ya sabes de mi fascinación por estos temas, es muy interesante conocer información detallada de esas miniaturas de luz que observamos frecuentemente en el cielo y que inspiran tanto agrado a las multitudes más allá incluso del ámbito científico. Es muy impresionante saber que una estrella puede tener una masa superior a la de un Sol promedio y aún así ser visualizadas de tamaño tan diminuto. Por otro lado, me parece un gran aporte educativo la desmitificación de la forma que éstas tienen, generalmente es tradicional que las personas las representen en forma de puntas y tu aclaras que son objetos esféricos, lo que da pie a la pregunta evidente de que si ese creencia popular de la representación de su forma tendrán que ver con las irradiaciones de energía que emiten?? Como siempre se que tendré una respuesta experta de tu parte, nuevamente celebro lo valioso de tu aporte académico y científico!! Saludos fraternos amigo!!
Hola @reinaseq, me complace que te gustara la publicación. Fijate que a mi, más increibe que su tamaño aparente en comparación con su tamaño real, me parece que a pesar de estar tan lejos de nosotros, aun podamos ver algunas de ellas a simple vista, pero es cierto lo que dices nuestro sol es una estrella muy pequeña en comparación con muchas de las que podemos ver, de hecho casi todas las estrellas que podemos distinguir a simple vista son más grandes que el sol, algo que me parece interesante y sobre lo cual pude leer en estos días, es como se vería nuestro sol desde otros sistemas planetarios, o como sería el cielo nocturno en otros sistemas, y me llamó la atención que por lo menos en nuestras proximidades, en estrellas como Próxima Centauri y Bernard, se verían más o menos las mismas constelaciones, claro la diferencia de intensidad de las estrellas variaría pero la configuración sería casi la misma. Por cierto en ambas estrellas hay sistemas planetarios, no muy prometedores, pero si con planetas rocoso como la Tierra.
Respecto a la forma que se ha usado por mucho tiempo para representar las estrellas, me pusiste a investigar y según pude leer, si es por lo que supones, las han representado así como un reflejo de los destellos que se pueden ver, esta es una forma de representación muy antigua y se cree que se hizo así para representar los rayos de luz que se dispersan en la atmósfera y hasta en nuestro ojo cuando las vemos, una de las cosas que también leí y tiene su lógica, es que se representan de esa forma pues es más interesante pictóricamente que hacerlo con un punto o un círculo.
Saludos y un abrazo, que estés bien.
Cómo de costumbre una respuesta detallada y satisfactoria, me parece increíble pensar que la masa de las estrellas sea tan enorme, las mismas deben estar a una distancia muy amplia para poder percibirlas de tamaño tan diminuto. Ahora bien, a simple vista para el ojo humano todas son estrellas pero para los especialistas en Astrofísica la cosa es diferente, en una oportunidad de la serie Genios de Stephen Hawking explicaron algo que para mí fue inesperado pero a la vez fue un descubrimiento, mucha de estos diminutos destellos de luz que se aprecian a simple vista no necesariamente son estrellas sino galaxias, incluso describieron una teoría de colores que le indicaba a los expertos que tan distantes se encontraban las mismas y que progresivamente se alejaban, pensar en estas cosas es darnos cuenta lo infinitesimal que es nuestro planeta respecto del universo. Definitivamente hay mucho por aprender y reitero que tus publicaciones son propicias para ese propósito educativo!! Saludos!!
Sí, es posible que se hayan estado refiriendo a la famosa fotografía del campo profundo del telescopio Hubble, donde figuran cientos de diminutas "estrellas", en un área que si más no me equivoco es similar al tamaño de una hoja tamaño carta, y cada uno de los puntos son galaxias, en realidad a simple vista creo que aparte de las Nubes de Magallanes que están muy cerca de nosotros, la única visible en un cielo muy despejado es Andrómeda. Tristemente la contaminación lumínica agravada por la mala calidad del aire de nuestras ciudades no nos permite ver mucho en el cielo nocturno, entre el 15 y el 17 de este mes, se estuvo viendo, supuestamente a simple vista, un cometa en la cercanía de las Pleyades, por más que intente verlo con binoculares a duras penas logre ver las Pleyades, pero nada de cometa, quería tratar de fotografiarlo para una publicación, pero ...
Respecto a lo segundo que señalas, se trata del espectro de emisión de las estrellas o galaxias, producto de la refracción de la luz que emiten, cuando el espectro tiene corrimiento hacia el color rojo el objeto se aleja y si al contrario el corrimiento es al azul, se acerca.
Saludos @reinaseq y que estés bien.
Apoyado, me dejas pati tiesa con tanta información, que mi cabeza no entiende pero la leo y reeleo a ver que me queda en mi pequeño universo. @amart29
(pati tiesa )🤣🤣🤣🤣
Algorismo simetrico que indica paralizacióbn profunda e inmovilidad inferior de las patas, en cristiano se quedo pati tiesa o paralizada, ja ja ja
Hola Sra. @sacra97, que bien que le haya gustado.
Fabuloso contenido, @Amart29. La atronomía es ciertamente una disciplina muy bonita. Sobre las estrellas hay mucho que decir, ciertamente, y se nota por la extensión del post, jeje.
Sería interesante saber cómo es que se llega a la conclusión de que las estrellas poseen esa estructura interna y muchos otras afirmaciones interesantes que son imposibles simular o reproducir por completo en un laboratorio. Cómo se llegaron a esas conclusiones?
Sobre el ciclo de vida de la estrella recuerdo, ciertamente, que conforme "evejecen" comienzan a producir y quemar materiales más y más pesados hasta llegar al hierro. Sobre eso, por cierto, escuché una vez el dicho "una sartén puede matar una estrella", porque se supone que las estrellas no pueden tener hierro porque se consumen. Si sabes algo al respecto, sería bueno si puedes aclarar este curioso mito y cómo es que debe interpretarse correctamente.
Hay mucho que decir aún. Las estrellas más grandes del universo! Es impresionante lo grande que es la más grande conocida (no lo digo porque seguro es tu primicia en el futuro, jaja). Saludos.
Hola @eniolw, que bueno que te gustara la publicación, la verdad que la inicié, imaginándola más sencilla, pero mientras más avanzaba, más se me alargaba lo que tenia que decir, por eso tuve que dividirla.
Respecto a tu pregunta, prácticamente todos los modelos que he descrito en mis publicaciones, son fundamentalmente producto de dos marcos teóricos que a pesar de no ser completamente compatibles, tienen un punto de encuentro en la astrofísica y la cosmología, son la física relativista y la cuántica, las predicciones sobre las estructuras de las estrellas, agujeros negros y otros objetos astronómicos, están basadas en las ecuaciones de la relatividad general, cuestiones como la presión ejercida por la gravedad en las diferentes profundidades de una estrella, pueden ser descritas en el marco de la relatividad general, y estas predicciones permiten describir como se comportarán a nivel cuántico lo materiales que la conforman, de esa forma se formulan modelos teóricos que describen la estructura de estos objetos.
Al igual que todo en la ciencia, estos modelos son sujetos al intenso escrutinio de muchos expertos, hasta ser completamente aceptados y aun así no son explicaciones completas a estos fenómenos y no necesariamente están completamente en lo correcto, pero su aceptación está a la vez sustentada en que se ajustan al comportamiento observado en acontecimientos como las explosiones de supernovas o la acreción de materia en sistemas binarios, o más cerca de nosotros, el comportamiento de la fotosfera del sol, la evolución de las manchas solares, o las erupciones de plasma, etc.
Por cierto respecto a esto, hace algunos meses se lanzó la Sonda Solar Parker, la cual realizará una serie de varias orbitas al rededor del sol en las que se ira acercado cada vez más a él para obtener datos sobre la corona solar y los campos magnéticos, una de las grandes incógnitas sobre el sol es ¿por que la corona parece ser más caliente que la propia "superficie" de la estrella?, esa es una de las incógnitas que se pretenden develar con los datos recavados por esta sonda, al igual que los mecanismos que generan la aceleración de las partículas del viento solar.
Lo que pasa con el hierro es que para fusionarlo se requiere del aporte de más energía térmica que la que tiene la estrella, por lo tanto no se puede iniciar el proceso de fusión, y al no haber fusión disminuye la presión de radiación y la gravedad gana la batalla colapsando el núcleo en una super o hipernova, ahora la cuestión interesante es que en este colapso se generan grandes cantidades de energía térmica, que realizan un proceso de nucleosíntesis que puede ocasionar la fusión violenta de hierro en otros elementos más pesados como el oro y la plata. Por ejemplo esto se cree que ocurre con más frecuencia en las kilonovas, pues las estrellas de neutrones tiene una coraza de hierro que se supone puede fusionarse durante la explosión y generar nubes de polvo de elementos como oro y plata. Supongo que de ahí viene la metáfora del sartén, la verdad es que no la conocía, pero asumo que ese debe ser el origen.
Voy a tomar nota de tu "sugerencia" 😉, para incluir en la próxima publicación algunas cifras interesantes y curiosidades sobre las estrellas.
Gracias por tu comentario, espero haber aclarado un poco el punto que me planteaste, saludos.
Ok... Bastante extensa tu respuesta.
Sí, ya es prácticamente cultura general que la relatividad y la mecánica cuántica son la base teórica principal para el estudio del universo, pero aún así da curiosidad saber cómo llegan a una afirmación tan específica. Cómo se ha llegado históricamente a esa conclusión. Por ejemplo, la estructura interna de la estrella y sus capas. La temperatura exacta que tiene cada una. Está claro que "en términos generales" se formulan modelos con las matemáticas de las teorías y los contrastan con observaciones de objetos a través de distintas longitudes del espectro electromagnético y quizá también extraen generalizaciones a partir de experimentos que se hacen aquí en la Tierra, pero quizá sea cuestión de profundizar en los casos específicos. Sería un estudio documental y técnico a la vez.
Sobre lo de la "sartén puede matar una estrella", en serio, lo vi en un programa documental, ja ja. Será que en un determinado punto de la vida de una estrella de algún modo hace contacto con el hierro, esto provocará que se acelere el proceso? No sé. Algo tiene que ver, ja ja. Cuando hay hierro es señal de que la estrella está muriendo y muy rápidamente.
Sí, como indicas ya se trataría de un estudio más complejo y con un desarrollo matemático bastante extenso, los datos que soportan los modelos provienen del estudio de todo el espectro de emisiones electromagnéticas, de la detección de neutrinos y ahora de las ondas gravitacionales. Estos datos ayudan en parte a sustentar los modelos y en muchos otros a ampliarlos y completarlos.
En muchas estrellas hay presencia de hierro, incluso en el Sol, esto se sabe por las lineas de absorción espectrales, se sabe que está en las capas superficiales de la estrella, aunque no se descarta que hayan trazas de él y otros elementos pesados en su núcleo, esto está asociado con las partículas de polvo que han sido absorbidas durante el proceso de formación estelar, es decir dependería de la composición de la nube de gas y polvo de la que se haya originado, también se puede asociar al material que caiga en la estrella después de su formación. La cuestión con el hierro estaría en que cuando se produce en la misma estrella, es decir cuando se genera producto de la fusión del silicio y esto sólo ocurre en estrellas que están a punto de morir, la fusión del silicio en níquel y la desintegración de éste en hierro ocurre muy violentamente, en cuestión de horas, así que la producción de hierro en el núcleo es sinónimo de una muerte inminente de la estrella y aunque parezca raro, pues se trata de objetos de tamaño realmente descomunal, esta muerte se da en periodos de tiempo muy pequeños, desde el momento en que el silicio del núcleo se ha fusionado a hierro, y la presión de la gravedad causa el colapso del núcleo y la degeneración de su materia, hasta el momento en que la estrella explota pueden transcurrir segundos.
Exacto, por eso decía que vi en el programa que cuando ya empieza a producir hierro es porque está muriendo y muy rápido. 👍
oye me parecio muy interesante como se forman las estrellas..... uno siempre piensa que ellas ya estaban hehehe (la ignorancia) como logran conocer su nucleo?
Hola @erickyoussi, en realidad por mucho tiempo se creyó que siempre habían estado ahí, sin embargo la aparición de novas y supernovas dio una pista a los antiguos astrónomos de que no eran invariables.
Respecto al núcleo, se trata de modelos basados en la masa de la estrella, las ecuaciones de la relatividad general y la física cuántica. En realidad su estructura interna no puede ser observada sólo predicha a través de las matemáticas de la relatividad y la cuántica.
Excelente trabajo Andrés, supremamente interesante el tema, me fascinó la parte de la forma como producen la energía las estrellas y como lo abordas, así como la del tiempo que duran los procesos nucleares, entre otros. Felicitaciones mi estimado @amart29
Gracias por tu comentario @janettyanez, me satisface que la publicación haya sido de tu agrado.
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