Estrellas gigantes rojas

La expansión de una estrella para convertirse en una hinchada gigante roja marca el inicio de la fase final de su vida.

El término de la vida madura de una estrella durante la cual brilla con una luz más o menos constante a lo largo de millones de años, sobreviene cuando el suministro de hidrógeno como combustible del núcleo empieza a agotarse. Hasta ese momento, durante toda su existencia, la estrella ha generado energía mediante la fusión nuclear de los núcleos de hidrógeno; ahora, sin embargo, tiene que encontrar nuevos combustibles para continuar brillando. El cambio a la nueva manera de producir energía provoca modificaciones físicas en su estructura que la hacen mucho más brillante, al tiempo que la hinchan: la estrella ha entrado en su fase gigante roja.

El cambio inicial a gigante roja se produce cuando las reacciones de fusión nuclear se extienden desde las regiones centrales del núcleo de la estrella hacia la capa esférica de materia que lo rodea.
Las estrellas se componen casi por entero de hidrógeno (con cierta cantidad de helio y de otros elementos más pesados), por lo que, en teoría, no escasea el combustible que quemar, pero las reacciones de fusión requieren presiones y temperaturas inmensas y, fuera del propio núcleo, la presión centrífuga de la radiación a través de la estrella impide que el resto del material las alcance.

Sin embargo, cuando las reacciones del núcleo se debilitan y cesan, las condiciones en el interior de la estrella empieza a cambiar.
Al disminuir la presión de la radiación que la sostenía frente a la gravedad, la estrella empieza lentamente a desplomarse sobre si misma. Muy pronto, las condiciones en torno al núcleo alcanzan la temperatura y presión necesarias para mantener la fusión del hidrógeno y, así, vuelve a encenderse la fuente de energía de la estrella. En esta ocasión, sin embargo, lo hace con una importante diferencia: el aumento de volumen y de área superficial de la capa esférica incrementa tremendamente la producción de energía de la estrella, cuya luminosidad aumenta entre 1.000 y 10.000 veces. El súbito incremento de la energía de radiación que escapa del interior hace que el diámetro de la estrella se expanda a varios cientos de veces el anterior, por lo que el área de la superficie aumenta tremendamente. A consecuencia de ello, aunque sea muchas veces más brillante que antes, es menor la cantidad de energía que escapa por cada unidad de superficie dada, por lo que, en realidad, la estrella se enfría y enrojece. Las estrellas gigantes pueden presentar una gama de colores, según sea la relación exacta entre la producción de energía y el tamaño, pero el más común, con mucho, es el rojo.

La fase de gigante roja es un periodo relativamente breve en la vida de una estrella. Mientras sus capas exteriores se expanden, el núcleo (ahora dominado por el helio, producto de la fusión de núcleos de hidrógeno) sigue comprimiéndose lentamente bajo su propio peso. Finalmente, se hace tan caliente y denso que el propio helio puede iniciar reacciones de fusión. Esta fusión del helio produce diversos elementos más pesados, como carbono y oxígeno. Cuando la energía empieza a inundar de nuevo la estrella desde el núcleo, el aumento del calor hace que la capa donde quema el hidrógeno se expanda, de modo que las reacciones en ella se debilitan. La luminosidad general de la estrella decae y la masa vuelve a encogerse a casi su tamaño original.

La combustión de helio dura un periodo mucho más corto que la fase original de combustión de hidrógeno y, al cabo de no mucho tiempo, el suministro de helio en el núcleo se agota también. El penúltimo acto en la vida de muchas estrellas es una segunda fase de gigante roja: se repite el proceso de desplome antes descrito hasta que puede reiniciarse la combustión del helio en una segunda capa en torno al núcleo y la estrella empieza a hincharse de nuevo. Para muchas de ellas, esta segunda expansión no tiene vuelta atrás y las condena a terminar sus días como nebulosa planetaria. Una pequeña parte, en cambio, tiene un destino mucho más espectacular, en forma de supernova.

Ejemplo de supergigante roja

Betelgeuse, que se encuentra a una distancia de 427 años luz.

Aunque sólo 15 veces más masiva que el Sol, Betelgeuse es 14.000 veces más brillante y unos increíbles 40 millones de veces más voluminoso. Si lo colocásemos en el centro del Sistema Solar, sus capas exteriores envolverían Júpiter.

 

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