¿Qué es una estrella? Conceptos, Tipos y Tamaños de Las Estrellas

¿Qué es una estrella?

Una estrella es una bola luminosa de gas, principalmente hidrógeno y helio, que se mantiene unida por su propia gravedad.

Las reacciones de fusión nuclear en su núcleo sostienen a la estrella contra la gravedad y producen fotones y calor, así como pequeñas cantidades de elementos más pesados. El Sol es la estrella más cercana a la Tierra.

Una estrella es una enorme masa de plasma, o materia, que se mantiene unida por su propia gravedad.

La materia consiste principalmente de hidrógeno y helio, los elementos más comúnmente encontrados en el Universo.

Las nubes de hidrógeno y helio flotan en el espacio en nubes de gas frío. De vez en cuando se produce un evento cósmico como una colisión de galaxias, una explosión de supernova u otra perturbación que hace que la nube se colapse y se caliente. Esto forma la base de una nueva estrella.

Calentamiento

Este proceso de calentamiento no se parece en nada a un horno normal. Toma millones de años y alcanza temperaturas masivas de más de 18 millones de grados Fahrenheit combinados con mega presiones internas.

A estas temperaturas, el hidrógeno cambia a helio en una reacción de fusión nuclear y nace una estrella. Las estrellas pueden ser creadas solas, en pares, cúmulos o incluso en galaxias enteras.

La estrella más cercana y familiar para nosotros es el Sol. Otras estrellas están mucho más lejos y simplemente aparecen como puntos de alfiler en el cielo.

Las estrellas atraviesan varias fases durante su vida. Dependiendo de las temperaturas a las que se queman, parecen tener diferentes colores, de ahí los nombres de enanas rojas, marrones, naranjas o amarillas.

Cuando el hidrógeno se agota y las estrellas ya no pueden arder, se transforman en otros cuerpos cósmicos.

Las estrellas más pequeñas se convertirán en enanas blancas y las más grandes explotarán para convertirse en supernovas o en esos ilusorios y misteriosos agujeros negros.

¿De dónde vienen las estrellas?

De acuerdo con la teoría actual de formación estelar, las estrellas nacen como aglomeraciones dentro de gigantescas nubes de gas que colapsan sobre sí mismas. El material de la nube se calienta al caer hacia adentro bajo la fuerza de su propia gravedad.

Cuando el gas alcanza cerca de 10 millones de K (18 millones de °F), los núcleos de hidrógeno comienzan a fusionarse en núcleos de helio, y la estrella nace.

La energía de la fusión nuclear irradia hacia afuera desde el centro de la estrella floreciente, y gradualmente detiene el colapso de la nube de gas.

Tipos de estrellas

El color de una estrella depende de su temperatura: las estrellas más calientes emiten una luz más azul y las estrellas más frías una luz más roja.

La temperatura también está correlacionada con la masa. Las estrellas enanas rojas tienen tan sólo 0,075 masas solares y una temperatura superficial visible inferior a 4.000 K.

La estrella más masiva conocida es R136a1, una estrella de Rayo de Lobo 265 veces la masa del Sol - su temperatura superficial visible ronda los 50.000 K.

Las estrellas más masivas (y más calientes) agotan su suministro de energía en pocos millones de años, mientras que las pequeñas y frías estrellas enanas rojas pueden seguir ardiendo durante muchos miles de millones de años.

El 75% de la materia en el Universo es hidrógeno y el 23% es helio; estas son las cantidades que quedan del Big Bang.

Estos elementos existen en grandes nubes estables de gas molecular frío. En algún momento una perturbación gravitacional, como una explosión de supernova o una colisión de galaxias, hará que una nube de gas colapse, comenzando el proceso de formación de estrellas.

A medida que el gas se acumula, se calienta. La conservación del momento del movimiento de todas las partículas en la nube hace que toda la nube comience a girar.

La mayor parte de la masa se acumula en el centro, pero la rápida rotación de la nube hace que se aplane en un disco protoplanetario. Es fuera de este disco que los planetas eventualmente se formarán, pero esa es otra historia.

La protoestrella

La protoestrella en el corazón de la nube se calienta por el colapso gravitacional de todo el hidrógeno y el helio, y en el transcurso de cerca de 100.000 años, se calienta más y más convirtiéndose en una estrella de T Tauri.

Finalmente, después de unos 100 millones de años de colapso, las temperaturas y presiones en su núcleo son suficientes para que la fusión nuclear pueda encenderse. A partir de este punto, el objeto es una estrella.

La fusión nuclear es lo que define a una estrella, pero puede variar en masa. Y las diferentes cantidades de masa le dan a una estrella sus propiedades.

La estrella menos masiva posible es aproximadamente 75 veces la masa de Júpiter. En otras palabras, si pudieras encontrar 74 Júpiter más y machacarlos juntos, conseguirías una estrella.

Estrellas Enanas

La estrella más masiva posible sigue siendo un tema de desacuerdo científico, pero se cree que tiene unas 150 veces la masa del Sol. Más que eso, y la estrella no puede mantenerse unida.

Las estrellas menos masivas son estrellas enanas rojas, y consumirán pequeñas cantidades durante períodos de tiempo tremendos.

Los astrónomos han calculado que hay estrellas enanas rojas que podrían vivir 10 trillones de años. Ellos emiten una fracción de la energía liberada por el Sol.

Estrellas Supergigantes

Las estrellas supergigantes más grandes, por otro lado, tienen vidas muy cortas. Una estrella como Eta Carinae, con 150 veces la masa del Sol, está emitiendo más de 1 millón de veces más energía que el Sol.

Probablemente sólo ha durado unos pocos millones de años y pronto detonará como una poderosa supernova; destruyéndose a sí misma por completo.

La mayoría de las estrellas están en la fase de secuencia principal de sus vidas, donde están haciendo fusión de hidrógeno en sus núcleos.

Una vez que este hidrógeno se agota, y sólo queda helio en el núcleo, las estrellas tienen que quemar algo más. Las estrellas más grandes pueden continuar fusionando elementos cada vez más pesados hasta que ya no puedan sostener la fusión.

Las estrellas más pequeñas expulsan sus capas exteriores y se convierten en estrellas enanas blancas, mientras que las más masivas tienen extremos mucho más violentos, se convierten en estrellas de neutrones e incluso en agujeros negros.

Tipos de estrellas

Hay muchos tipos diferentes de estrellas. Las estrellas que están en su secuencia principal (estrellas normales) se clasifican por su color.

Algunas estrellas más pequeñas son rojas y no emiten mucho brillo.

Igualmente, las estrellas medianas son amarillas, como el Sol. Las estrellas más grandes son azules y muy brillantes. Cuanto más grande es la estrella de la secuencia principal, más calientes y brillantes son.

Enanos 

Las estrellas más pequeñas se llaman estrellas enanas. Las estrellas rojas y amarillas son generalmente llamadas enanas. Una enana marrón es aquella que nunca llegó a ser lo suficientemente grande para que ocurriera la fusión nuclear. Una enana blanca es el resto del colapso de una estrella gigante roja.

Gigantes 

Las estrellas gigantes pueden ser estrellas de secuencia principal como una gigante azul, o estrellas que se están expandiendo como gigantes rojas. Algunas estrellas supergigantes son tan grandes como todo el Sistema Solar!

Neutrones 

Una estrella de neutrones se crea a partir del colapso de una estrella gigante. Es muy pequeño, pero muy denso.

¿Qué es una estrella fugaz?

Las estrellas de verdad no caen ni disparan al cielo. Son enormes cuerpos de materia que tienen sus propias órbitas bien definidas y su posición en el espacio.

Lo que están viendo, si tienen la suerte de ver una estrella fugaz, es un pedazo de basura espacial que ha entrado en la atmósfera de la Tierra y se está quemando a una temperatura tremenda.

Información básica

Estos pedazos de escombros generalmente provienen de cometas o asteroides en proceso de desintegración y pueden variar en tamaño, desde pequeñas motas de polvo hasta rocas más grandes de hasta 10 metros de diámetro.

Se les conoce como meteoroides y viajan a velocidades de entre 11 km/segundo a 72 km/segundo. Como resultado de la fricción masiva creada, el meteoroide se quema a más de 1500 grados Celsius, creando un rastro de luz extremadamente brillante.

Mientras está ardiendo se le conoce como un meteoro. En muy raras ocasiones, un meteorito puede no arder completamente y golpeará la Tierra creando un cráter de muchas veces su tamaño.

Tiempos para ver una estrella fugaz

Gran parte de los desechos en el espacio viajan en grupos y entran a la atmósfera en momentos conocidos.

Estos eventos se llaman lluvias de meteoritos y verás un gran número de meteoritos en el cielo a la vez.

La emocionante y mucho más romántica estrella fugaz es totalmente impredecible y eso es lo que la hace tan especial.

Así que, mantén un ojo en el cielo en una noche oscura, ¡nunca sabes cuándo puedes llegar a pedir un deseo a una estrella fugaz!

Ciclo de vida de una estrella

Nacimiento 

Las estrellas comienzan en nubes gigantes de polvo llamadas nebulosas. La gravedad hace que el polvo se acumule. A medida que más y más polvo se acumula, la gravedad se hace más fuerte y comienza a calentarse y se convierte en una protoestrella.

Una vez que el centro se caliente lo suficiente, comenzará la fusión nuclear y nacerá una joven estrella.

Estrella de la Secuencia Principal 

Una vez que una estrella, continuará quemando energía y brillando durante miles de millones de años.

Este es el estado de la estrella durante la mayor parte de su vida y se denomina "secuencia principal".

Durante este tiempo se encuentra un equilibrio entre la gravedad que quiere encoger la estrella y el calor que quiere hacerla crecer. La estrella permanecerá así hasta que se le acabe el hidrógeno.

Gigante Rojo

Cuando el hidrógeno se agota, el exterior de la estrella se expande y se convierte en una gigante roja.

Colapso

Eventualmente el núcleo de la estrella comenzará a producir hierro. Esto causará el colapso de la estrella. Lo que le sucede a la estrella después depende de cuánta masa tenía (qué tan grande era).

La estrella promedio se convertirá en una estrella enana blanca. Las estrellas más grandes crearán una enorme explosión nuclear llamada supernova.

Después de la supernova puede convertirse en un agujero negro o en una estrella de neutrones.

¿De dónde vienen las estrellas?

Cada estrella se forma en una enorme nube de gas y polvo. Con el tiempo, la gravedad hace que la nube se contraiga, acercando el gas cada vez más.

A medida que se acumula más gas en el centro, se vuelve más denso y aumenta la presión. Esto hace que se caliente y empiece a brillar.

Su gravedad continúa atrayendo gas y polvo, aumentando aún más su masa, y por lo tanto su presión y temperatura.

Eventualmente, el centro alcanza millones de grados Celsius, lo suficientemente caliente como para fusionar núcleos de hidrógeno y generar energía intensa.

El calor generado por la fusión nuclear hace que el gas en el centro de la estrella se expanda, ejerciendo una presión hacia afuera.

Cuando se alcanza el equilibrio hidrostático, nace una estrella. La fusión nuclear alimenta a la estrella hasta que finalmente se queda sin combustible y muere. La mayoría de las estrellas se forman en grupos muy apretados llamados cúmulos estelares, de los cuales la mayoría son eventualmente expulsadas.

¿Cómo estudian las estrellas los científicos?

Podemos ver las estrellas a simple vista. Pero para observarlas en detalle, dependemos de la tecnología en tierra y en el espacio.

Los telescopios terrestres permiten a los científicos ver la luz visible, las ondas de radio y algo de luz infrarroja.

Los satélites que orbitan la Tierra, orbitan el Sol o viajan a través del espacio permiten a los científicos observar la luz en todas las longitudes de onda, libres de los efectos borrosos y oscuros de la atmósfera de la Tierra, y también les permiten tomar muestras del viento solar.

En el laboratorio, los científicos realizan experimentos para inferir las propiedades atómicas y moleculares de las estrellas, y para investigar cómo funciona la fusión nuclear.

Finalmente, los científicos usan modelos teóricos y simulaciones por computadora para calcular cómo las propiedades de las estrellas (tales como densidad, presión, velocidad o composición) cambian con el tiempo.

Las estrellas nacen

Viven sus vidas y mueren. Su apariencia cambia dramáticamente a lo largo del camino.

El Sol envejecerá para convertirse en una estrella gigante roja como Arcturus. (Una estrella gigante roja es la forma que toman la mayoría de las estrellas al final de sus vidas, después de que agotan su combustible y sus capas externas se hinchan.)

La estrella Betelgeuse eventualmente se parecerá a la Nebulosa del Cangrejo (ver imagen abajo), explotando como una supernova y dejando atrás un remanente de estrella de neutrones.

El destino de la estrella supergigante Rigel es el de un agujero negro, un objeto tan denso que nada puede escapar a su gravedad, ni siquiera la luz. La gran variedad de estrellas que vemos representa las diferentes etapas de sus vidas.

La evolución de una estrella está gobernada principalmente por su masa. La masa de una estrella determina su tasa de fusión nuclear, y por lo tanto su luminosidad (producción de energía) y su esperanza de vida.

Definimos cuatro amplias categorías de masa, basadas en la vida de una estrella, cómo muere y el remanente estelar que deja. La "vida" de una estrella es la etapa estable cuando está fusionando hidrógeno con helio en su núcleo.

Datos curiosos sobre las estrellas

1. La mayoría de las estrellas del universo son enanas rojas.
2. Parpadean por el movimiento de la atmósfera terrestre.
3. Muchas estrellas vienen en pares llamadas estrellas binarias. Hay algunas agrupaciones con hasta 4 estrellas.
4. Cuanto más pequeños son, más tiempo viven. Las estrellas gigantes son brillantes, pero tienden a apagarse rápidamente.
5. La estrella más cercana a la Tierra es Próxima Centauri. Está a 4,2 años luz de distancia, lo que significa que tendrías que viajar a la velocidad de la luz durante 4,2 años para llegar allí.
6. El Sol tiene alrededor de 4.500 millones de años.

Glosario de Estrellas

Cromosfera: Una capa exterior caliente presente en muchas estrellas, que se encuentra entre la fotosfera y la corona.

Convección: El aumento de material calentado y la caída de material enfriado en una región que se calienta simultáneamente desde abajo y se enfría desde arriba, como una olla de agua a punto de hervir o el interior de una estrella.

Zona de convección: Una capa de una estrella, donde ocurre la convección, produciendo turbulencia. Esta turbulencia genera el campo magnético del Sol.
de la base de datos: El centro de una estrella, donde la fusión nuclear genera energía intensa.

Corona: La capa más externa de millones de grados de muchas estrellas, que es tan caliente que el gas escapa de la gravedad de la estrella y fluye hacia el espacio como un viento estelar.

Gravedad

La gravedad: La fuerza de atracción entre dos masas cualesquiera.

Heliosfera: La extensión del espacio afectado por el campo magnético del Sol, que llega más allá de Plutón.

Equilibrio hidrostático: En una estrella, el equilibrio logrado entre la enorme presión exterior del gas calentado por fusión y la atracción hacia el interior de su propia gravedad.

Luminosidad: La cantidad total de luz que emite una estrella. La luminosidad no es lo mismo que el brillo, que disminuye con la distancia.

Campos

Campo magnético: La fuerza producida por el movimiento de material cargado, como el turbulento gas ionizado en la zona de convección de una estrella.

Masa: La cantidad de materia contenida dentro de un objeto dado.
estrella de neutrones: Un remanente estelar formado por una estrella masiva cuando explota como una super nova al final de su vida.

Fusión nuclear: La combinación de átomos ligeros como el hidrógeno y el helio en átomos más pesados, como el helio, el carbono y el oxígeno. Este proceso libera una energía intensa.

Radiación: Energía que viaja en forma de rayos u ondas (por ejemplo, ondas electromagnéticas como la luz, la radio, los rayos X y los rayos gamma) o en forma de partículas subatómicas.

Erupción solar: Una explosión magnética en el Sol que produce tormentas en el viento solar y genera radiación peligrosa.

Viento estelar: Un flujo de gas de alta velocidad expulsado por las estrellas. Se llama viento solar cuando se refiere a nuestro Sol.

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