Estrellas Brillantes
DURANTE EL DÍA, solo puedes ver una estrella, el Sol. Pero por la noche, cuando el Sol ya no ilumina la bóveda celeste con su luz resplandeciente, aparecen cientos de estrellas ¿Tú las ves? ¿Qué son las estrellas?¿De qué estarán hechas? Ven conmigo a descubrirlo
Una estrella (del latín: stella) es una esfera luminosa de
plasma que mantiene su forma gracias a su propia gravedad. La estrella más cercana
a la Tierra es el Sol. Otras estrellas son visibles a simple vista desde la
Tierra durante la noche, apareciendo como una diversidad de puntos luminosos
fijos en el cielo debido a su inmensa distancia de la misma. Históricamente,
las estrellas más prominentes fueron agrupadas en constelaciones y asterismos,
y las estrellas más brillantes pasaron a denominarse con nombres propios. Los
astrónomos han recopilado un extenso catálogo, proporcionándole a las estrellas
designaciones estandarizadas. Sin embargo, la mayoría de las estrellas en el
Universo, incluyendo todas las que están fuera de nuestra galaxia, la Vía
Láctea, son invisibles a simple vista desde la Tierra. De hecho, la mayoría son
invisibles desde la dicha Tierra incluso a través de los telescopios de gran
potencia.
Durante una porción de su vida, una estrella brilla debido a
la fusión termonuclear del hidrógeno en helio en su núcleo, liberando energía
que atraviesa el interior de la estrella y, después, se irradia hacia el
espacio exterior. Cuando el hidrógeno en el núcleo de una estrella está casi
agotado, casi todos los elementos más pesados que el helio producido de forma
natural son creados por nucleosíntesis estelar durante la vida de la estrella
y, en algunas estrellas, por nucleosíntesis de supernovas cuando explotan. Al
finalizar su vida, una estrella también puede contener materia degenerada. Los
astrónomos pueden determinar la masa, edad, metalicidad (composición química),
y muchas otras propiedades de una estrella mediante la observación de su
movimiento a través del espacio, su luminosidad y espectro, respectivamente. La
masa total de una estrella es el principal determinante de su evolución y
destino final. Otras características de una estrella, incluyendo el diámetro y
la temperatura, cambian a lo largo de su vida, mientras que el entorno de una
estrella afecta a su rotación y movimiento. Una gráfica de dispersión de muchas
estrellas que hace referencia a su luminosidad, magnitud absoluta, temperatura
superficial y tipo espectral, conocido como el diagrama de Hertzsprung-Russell (Diagrama
H-R), permite determinar la edad y el estado evolutivo de una estrella.
La vida de una estrella comienza con el colapso
gravitacional de una nebulosa gaseosa de material compuesto principalmente de
hidrógeno, junto con helio y trazas de elementos más pesados. Cuando el núcleo
estelar es suficientemente denso, el hidrógeno comienza a convertirse en helio
a través de la fusión nuclear, liberando energía durante el proceso. Los
restos del interior de la estrella portan la energía fuera del núcleo a través
de una serie combinatoria de procesos de radiación y convección. La presión
interna de la estrella evita colapsarse aún más bajo su propia gravedad. Cuando
se agota el combustible de hidrógeno en el núcleo, una estrella con al menos
0,4 veces la masa del Sol se expande hasta convertirse en una gigante roja.
En algunos casos fusionando elementos más pesados en el núcleo o en capas
externas alrededor del núcleo (como el carbono o el oxígeno). Entonces la
estrella evoluciona hasta una forma degenerada, expulsando una porción de su
materia en el medio interestelar, donde contribuirá a la formación de una nueva
generación de estrellas. Mientras tanto, el núcleo se convierte en un
remanente estelar: una enana blanca, una estrella de neutrones, o (si es lo
suficientemente masiva) un agujero negro.
Los sistemas binarios y multibinarios consisten de dos o más
estrellas que están unidas gravitacionalmente entre sí, y por lo general se
mueven una alrededor de la otra en órbitas estables. Cuando dos estrellas
poseen una órbita relativamente cercana, su interacción gravitatoria puede tener
un impacto significativo en su evolución. Las estrellas, unidas
gravitacionalmente entre sí, pueden formar parte de estructuras mucho más
grandes, tales como cúmulos estelares o galaxias.
¿Por qué titilan las estrellas?
¿Tú lo sabes? ¿No? Bueno, vamos hacer un experimento para averiguarlo
- Haz bolitas de papel de aluminio, que serán las estrellas. Cólocalas sobre una lámina de cartón negro
- Llena de agua un recipiente de cristal, hasta las tres cuartas partes. Coloca el cuenco encima de las estrellas plateadas
- Deja la habitación a oscuras e ilumina el cuenco con una linterna
- Golpea varias veces los lados del cuenco. El agua se moverá y verás que las estrellas titilan.
¿A qué quiero llegar con todo esto?
Bueno, igual que la luz reflejada por el papel aluminio titila cuando se mueve el agua, la luz de las estrellas que traspasan la atmósfera de la Tierra viaja a través de muchas capas de aire en movimiento, que hace que se mueva. Por eso parece como si las estrellas parpadearan, Si viajaras más allá de la atmósfera terrestre verías que las estrellas brillan de manera uniforme.
¡Características!
Casi todo lo relacionado con una estrella está determinado
por su masa inicial, incluyendo características tales como luminosidad, tamaño,
evolución, vida útil y su destino final.
Edad
La mayoría de las estrellas tienen entre mil millones y 11
mil millones de años de antigüedad. Algunas estrellas pueden incluso estar
cerca de los 13 800 millones de años, la edad observada del universo. La
estrella más antigua aún descubierta, HD 140283, apodada estrella de
Methuselah, tiene una edad estimada de 14,46 ± 0,8 billones de años. (Debido a
la incertidumbre en el valor, esta edad para la estrella no entra en conflicto
con la edad del Universo, determinada por el satélite Planck como 13.799 ±
0.021).
Cuanto más masiva es la estrella, más corta es su vida útil,
principalmente porque las estrellas masivas tienen una mayor presión sobre sus
núcleos, haciendo que quemen el hidrógeno más rápidamente. Las estrellas más
masivas duran un promedio de unos pocos millones de años, mientras que las
estrellas de masa mínima (enanas rojas) queman su combustible muy lentamente y
pueden durar decenas a cientos de miles de millones de años.
Composición química
Cuando las estrellas se forman en la actual galaxia de la
Vía Láctea, están compuestas por un 71 % de hidrógeno y un 27 % de helio,
medido en masa, con una pequeña fracción de elementos más pesados. Típicamente,
la porción de elementos pesados se mide en términos del contenido de hierro de
la atmósfera estelar, ya que el hierro es un elemento común y sus líneas de
absorción son relativamente fáciles de medir. La parte de los elementos más
pesados puede ser un indicador de la probabilidad de que la estrella tenga un
sistema planetario.
La estrella con el contenido de hierro más bajo jamás medido
es la enana HE1327-2326, con solo 1 / 200,000º el contenido de hierro del Sol.
Por el contrario, la estrella rica en super-metal μ Leonis tiene casi el doble
de la abundancia de hierro que el Sol, mientras que la estrella planetaria 14
Herculis tiene casi el triple del hierro.
También existen estrellas químicamente peculiares que
muestran abundancias inusuales de ciertos elementos en su espectro;
especialmente cromo y tierras raras. Las estrellas con atmósferas exteriores
más frías, incluyendo el Sol, pueden formar varias moléculas diatómicas y
poliatómicas.
Diámetro
Debido a su gran
distancia de la Tierra, todas las estrellas excepto el Sol aparecen a simple
vista como puntos brillantes en el cielo nocturno que titilan debido al efecto
de la atmósfera de la Tierra. El Sol es también una estrella, pero está lo
suficientemente cerca de la Tierra para aparecer en su lugar como un disco, y
para proporcionar la luz del día. Aparte del Sol, la estrella con el mayor
tamaño aparente es R Doradus, con un diámetro angular de solo 0,057 segundos de
arco.
Los discos de la mayoría de las estrellas son demasiado
pequeños en tamaño angular como para ser observados con los actuales
telescopios ópticos terrestres, por lo que se requieren telescopios con
interferómetro para producir imágenes de estos objetos. Otra técnica para medir
el tamaño angular de las estrellas es a través de la ocultación. Mediante la
medición exacta de la caída de brillo de una estrella que es ocultada por la
Luna (o el aumento de brillo cuando reaparece), se puede calcular el diámetro
angular de la estrella.
Las estrellas varían en tamaño yendo de las estrellas de
neutrones, que varían de 20 a 40 km de diámetro, hasta las supergigantes como
Betelgeuse en la constelación de Orión, que tiene un diámetro aproximadamente
1070 veces el del Sol —alrededor de {[esd|1 490 171 880 km}} ({[esd|925 949 878
mi}})—. Sin embargo, Betelgeuse tiene una densidad mucho más baja que el Sol.
Cinematica
El movimiento de una estrella en relación con el Sol puede
proporcionar información útil sobre el origen y la edad de una estrella, así
como sobre la estructura y evolución de la galaxia circundante. Los componentes
del movimiento de una estrella consisten en la velocidad radial hacia o desde
el Sol, y el movimiento angular transversal, que se denomina su movimiento
propio.
La velocidad radial se mide por el desplazamiento doppler de
las líneas espectrales de la estrella, y se da en unidades de km/s. El
movimiento propio de una estrella, su paralaje, está determinado por mediciones
astrométricas precisas en unidades de mili-segundos de arco (mas) por año.
Conociendo el paralaje de la estrella y su distancia, se puede calcular la
velocidad de movimiento apropiada. Junto con la velocidad radial, se puede
calcular la velocidad total. Es probable que las estrellas con altas tasas de
movimiento propio estén relativamente cerca del Sol, lo que las convierte en
buenas candidatas para las mediciones de paralaje.
Cuando se conocen ambas velocidades de movimiento, se puede
calcular la velocidad espacial de la estrella en relación con el Sol o la
galaxia. Entre las estrellas cercanas, se ha encontrado que por lo general las
estrellas más jóvenes de la población I tienen velocidades más bajas que las
estrellas más viejas de la población II. La comparación de la cinemática de
las estrellas cercanas permitió a los astrónomos trazar su origen a puntos
comunes en nubes moleculares gigantes, y se denominan asociaciones estelares.
Campo Magnético
El campo magnético de una estrella se genera dentro de las
regiones del interior donde ocurre la circulación convectiva. Este movimiento
del plasma conductor funciona como una dinamo, donde el movimiento de las
cargas eléctricas induce campos magnéticos, al igual que una dinamo mecánico.
Esos campos magnéticos tienen una gran gama que se extienden a través y más allá
de la estrella. La fuerza del campo magnético varía con la masa y composición
de la estrella, y la cantidad de actividad superficial magnética depende de la
velocidad de rotación de la estrella. Esta actividad superficial produce
deportes estelares, que son regiones de campos magnéticos fuertes y
temperaturas superficiales inferiores a las normales. Los lazos coronales
arquean las líneas de flujo del campo magnético que se elevan de la superficie
de una estrella a la atmósfera exterior de la misma, su corona. Los lazos
coronales se pueden ver debido al plasma que conducen a lo largo de su
longitud. Las llamaradas estelares son ráfagas de partículas de alta energía
que se emiten debido a la misma actividad magnética.
Las estrellas jóvenes que giran rápidamente tienden a tener
altos niveles de actividad superficial debido a su campo magnético. El campo
magnético puede actuar sobre el viento estelar de una estrella, funcionando
como un freno para disminuir gradualmente y con el tiempo la velocidad de rotación.
Así, las estrellas más viejas como el Sol tienen una velocidad de rotación
mucho más lenta y un nivel más bajo de actividad superficial. Los niveles de
actividad de las estrellas que giran lentamente tienden a variar de una manera
cíclica y pueden cerrarse por completo por periodos de tiempo. Por ejemplo,
durante el Mínimo de Maunder, el Sol sufrió un período de 70 años con casi
ninguna actividad de manchas solares.
Masa
Una de las estrellas más masivas conocidas es Eta Carinae,
que, con 100-150 veces más masa que el Sol, tendrá una vida útil de solo varios
millones de años. Los estudios de los cúmulos abiertos más masivos sugieren 150
M☉
como límite superior para las estrellas en la
era actual del universo. Esto representa un valor empírico para el límite
teórico sobre la masa de estrellas en formación debido a la creciente presión
de radiación sobre la nube de gas de acreción. Varias estrellas en el cúmulo
R136 en la Gran Nube de Magallanes se han medido con masas más grandes, se ha
determinado que podrían haber sido creados a través de la colisión y fusión de
estrellas masivas en sistemas binarios cercanos, evitando el límite de 150☉
en la formación de estrellas masivas.
Rotación
La velocidad de rotación de las estrellas se puede
determinar a través de la medición espectroscópica, o más exactamente
determinado por el seguimiento de sus manchas estelares. Las estrellas jóvenes
pueden tener una rotación de más de 100 km/s en el ecuador. Por ejemplo, la
estrella de la clase B Achernar tiene una velocidad ecuatorial de unos 225 km/s
o más, haciendo que su ecuador sea lanzado hacia fuera y le da un diámetro
ecuatorial que es más del 50% mayor que entre los polos. Esta velocidad de
rotación está justo por debajo de la velocidad crítica de 300 km/s, velocidad a
la que la estrella se rompería. Por el contrario, el Sol gira una vez cada
25-35 días, con una velocidad ecuatorial de 1994 km/s. El campo magnético de
una estrella de secuencia principal y el viento estelar sirven para ralentizar
su rotación en una cantidad significativa a medida que evoluciona en la
secuencia principal.
¡Las 10 estrellas más brillantes!
Sirio
(Alpha Canis Majoris)
La estrella más brillante de todo el cielo nocturno. Situada
más al Sur del Ecuador celeste, a -16.7º, es visible prácticamente desde todo
el planeta. Blanca, con una magnitud de -1.5 y a una distancia de unos 8
años-luz, es la principal estrella de la constelación de Canis Major (El Perro
Mayor), por lo que también es conocida como La Estrella Perro. Importante desde
muy antiguo, en el antiguo Egipto marcaba el inicio de las inundaciones del
Nilo, fundamental para la pervivencia agrícola de esta conocida civilización.
Canopus
(Alpha Carinae)
La segunda estrella más brillante, tras Sirio, con magnitud
visual de -0.72. Es la principal componente de Carina (La quilla), y en las
obras de Homero representa a Canopo, el piloto de la embarcación del rey
Menelao. Como es una estrella del Hemisferio Sur profundo, al Sur de Bahía
Blanca (Argentina) o Valdivia (Chile), es circumpolar, lo que significa que
nunca se pone bajo el horizonte. Sin embargo, no es visible desde ningún lugar
de Europa, necesitándose latitudes a partir de 20º N para su contemplación. Es
una gigante blanco-amarillenta.
Rigil Kentaurus
(Alpha Centauri)
La tercera estrella más brillante es un sistema que consta
de tres componentes, la principal de las cuales es una amarilla de magnitud
-0.01, aunque considerando que el sistema no puede resolverse a simple vista,
su magnitud conjunta de -0.29 la hacen ocupar este lugar. La encontramos en la
constelación de Centaurus, a sólo 4.36 años-luz del Sistema Solar,
constituyendo el sistema más cercano. Una de sus componentes, Próxima Centauri,
es la estrella que está más cerca de nosotros, a 4.23 años-luz. Es una estrella
roja muy pequeña, sólo visible con telescopios potentes. El sistema no es
visible en latitudes más altas de 20º N. Centauro es uno de los mitos clásicos
más conocidos; se trata de Quirón, una criatura con cuerpo y patas de caballo,
y torso y brazos de hombre.
Arturo
(Alpha Bootis)
La cuarta estrella en el orden de brillo es la principal
integrante de la constelación de Bootes (el Boyero), visible en latitudes hasta
50º S, y es la más brillante del Hemisferio Norte celeste, presentando una
magnitud de -0.04. Se trata de una gigante naranja distante unos 37 años luz, y
que es la más destacada en el cielo de primavera. En la imagen aparece
comparada con el Sol. Fue conocida en la Grecia clásica como El guardián del
Oso, de donde deriva su nombre, y que es una referencia a su proximidad a las
constelaciones de la Osa Mayor y Osa Menor.
Vega
(Alpha Lyrae)
Quinta estrella más brillante. Es la principal componente de Lyra, constelación del verano boreal, visible hasta 40º S. Es una estrella blanca de la secuencia principal, lo que significa que aún está transformando su hidrógeno en helio como consecuencia de la combustión. Fue tomada como “valor cero” para referencia con las demás magnitudes estelares, pero mediciones posteriores han desviado este valor hasta +0.03. Junto con Altair (Alpha Aquilae) y Deneb (Alpha Cygni), forma el llamado Triángulo de Verano, importante referencia de orientación estelar en el cielo de dicha estación boreal. También existe un Triángulo de Invierno, formado por Betelgeuse, Sirio y Procyon, del que hablamos en el artículo sobre Orión.
En la mitología clásica helenística, se trata de la lira de
las Musas, inventada por Hermes, quien la regaló a Apolo en desagravio por un
robo que cometió contra éste. Apolo a su vez la cedió a Orfeo, y al morir éste,
Zeus convirtió a la Lira en constelación.
Capella
(Alpha Aurigae)
Es la estrella más importante de la constelación del Auriga
(El Cochero) y, con magnitud +0.08, la sexta más brillante de todo el cielo. Se
trata se la estrella de primera magnitud más cercana al Polo Norte Celeste, por
lo que resulta imposible observarla desde latitudes inferiores a 40º S. Está
situada a unos 42 años-luz de nosotros, y es un sistema estelar múltiple,
compuesto por dos binarias amarillas.
Hay muchas versiones del mito del Auriga; la que más ha
perdurado es la de una figura humana con una cabra en los brazos.
Rigel
(Beta Orionis)
La séptima estrella más brillante de todo el Cielo nocturno
es un sistema estelar situado en la constelación de Orión: Rígel (en la
fotografía junto a la Nebulosa Cabeza de Bruja, de la constelación del río
Eridano). Tiene una magnitud visual de +0.18 y la encontramos a unos 860
años-luz del Sistema Solar. La componente principal es una gigante
blanco-azulada, que se identifica con el pie izquierdo de Orión, el derecho
según lo vemos nosotros.
La constelación de Orión, el gigante cazador de la mitología
griega, ya fue objeto de un extenso trabajo en esta misma bitácora, y puede ser
consultada en el apartado de Constelaciones
Procyon
(Alpha Canis Minoris)
Esta estrella, la más importante de la constelacion de Canis
Minor (El Perro Menor), ocupa el octavo lugar de nuestra lista. Es una binaria
cuya componente principal es una subgigante de color blanco-amarillento. Se
encuentra a una distancia aproximada de 11 años-luz de la Tierra. Forma, junto
a Betelgeuse y Sirio el llamado Triángulo de Invierno que ya hemos citado
anteriormente.
Junto a Sirio, la otra “estrella del perro”, ya era venerada
por los antiguos egipcios, y aparece en textos babilónicos.
Achernar
(Alpha Eridani)
Es la novena estrella más brillante del Cielo nocturno, y la
penúltima de nuestra lista. Se constituye como la principal luminaria de la
constelación del río Eridano, con magnitud +0.45. Situada a 144 años-luz de
distancia, es de color blanco-azulado, y no se observa desde latitudes
superiores a los 30º N, pues es una estrella circumpolar sur.
La constelación de Eridanus representó a varios ríos, como
el Nilo, el Eúfrates o el Po, debido a su forma alargada que le lleva desde
Orión hasta casi el Polo Sur Celeste.
Betelgeuse
(Alpha Orionis)
La décima más brillante, y que cierra nuestra particular
relación, es la estrella Betelgeuse, una preciosa supergigante roja, que en su
tamaño máximo alcanzaría más allá de la órbita de Marte, si la situáramos en el
lugar del Sol. Se identifica con el hombro derecho de Orión, a la izquierda
según la observamos nosotros. Se calcula que está a una distancia en torno a
los 640 años-luz del Sistema Solar.
Bueno, Eso es Todo Amigos, espero que hayan disfrutado el Espacio Estelar. El artículo siguiente seguiremos hablando de estrellas, pero no se preocupen, Siempre se puede aprender más del Espacio Sideral, Vengan Conmigo en esta aventura galáctica. Y no desperdicien su oportunidad de comentar, no se queden callados, compartan esa información constructiva para todos, ya que estamos para enseñarnos. Bueno, hasta la próxima. Adius.
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