La vida de las estrellas

En noviembre se celebra la semana de la ciencia en algunos lugares. Estos días también estoy llevando a cabo en el CEIP Alcalde Jiménez Ruiz de Córdoba una ponencia-presentación sobre la vida de las estrellas, su clasificación, y su muerte. 

La charla está preparada para todos los niveles de primaria, aunque, claro está, la profundidad será distinta en función del grupo-clase.

Aquí os dejo la presentación y algunas notas sobre ella.

Hay estrellas grandes y pequeñas, jóvenes o viejas, incluso estrellas bebés que nacen en zonas de polvo y gas llamadas "criaderos de estrellas". Las hay más frías y más calientes y de muchos tamaños distintos. ¿Te ha estallado la cabeza con esta curiosidad? Pues si no te ha estallado, lo hará con el siguiente dato: las estrellas más frías pueden tener temperaturas de entre 3000 y 5000 grados Kelvin. ¿Y las calientes, entonces? ¡Más de 10000 grados Kelvin!

Nota: en Física usamos los grados Kelvin. Un grado Kelvin equivale a 274 grados Celsius. La temperatura más baja que se puede alcanzar en el Universo es el cero absoluto, que equivale a -273 grados Celsius y 0 grados Kelvin,

¡Nuestro Sol es una estrella! Y, si seguimos esta lógica, las estrellas que vemos son también "soles". Pero no todas las estrellas tienen planetas orbitando a su alrededor. Algunas orbitan a otras estrellas, como las estrellas binarias o los sistemas múltiples. Otras están solas.

Las estrellas se forman a partir de nubes frías de gas y polvo que hay en el espacio interestelar que se llaman nebulosas.

El gas de las nebulosas es principalmente hidrógeno formado durante el Big Bang. El polvo suele estar formado por los restos de explosiones de estrellas tras su muerte.

Debido a la fuerza de la gravedad, las partes de la nebulosa que son más densas empiezan a atraer gas y polvo, y forman trozos de materia dentro de la nube. Conforme estos trozos se van haciendo más grandes, van atrayendo a su vez más materia, y la nube se va encogiendo y calentando.

En los trozos de materia más grandes, la gravedad comprime más y más la masa de gas y polvo, hasta que llega un momento en que está tan apretado y tan caliente, que los átomos de hidrógeno empiezan a chocar y a fusionarse de forma muy violenta unos con otros, creando helio y desprendiendo muchísima energía. Así es como se enciende una estrella que acaba de nacer.

A veces, la materia que se encuentra alrededor de una estrella joven puede acabar formando planetas o un sistema planetario, como nuestro Sistema Solar o como el Sistema Trappist-1.

No es fácil representar los tamaños que pueden tener las estrellas porque hay tamaños monstruosos, como la estrella UY Scuti, y tamaños muy pequeños, como algunas estrellas de neutrones. Una gigante roja como Betelgeuse tiene un radio 887 veces mayor que el del sol, aunque tiene sólo 19 veces su masa. En cambio, una estrella de neutrones podría tener un tamaño de diámentro de 20km, pero su masa podría ser equivalente a la de 1,5 veces la del Sol.

Existen muchos tipos de estrellas, y hay varias maneras de clasificarlas. Nosotros vamos a utilizar el diagrama de Hertzsprung-Russell, que clasifica las estrellas según su temperatura (caliente o fría), luminosidad (más o menos luz) y tamaño (más pequeña o más grande).

El Sol es una estrella más bien normalita, una estrella amarilla de tamaño medio. Alcanza unos 5000 grados en su superficie. Pero, por ejemplo, Betelgeuse, tiene una temperatura en la superficie de 3500 grados aproximadamente.

Cuando las estrellas nacen, están hechas, sobre todo, de hidrógeno, que actúa como combustible. Las estrellas brillan gracias a las reacciones termonucleares que ocurren en su interior. La enorme presión y temperatura hace que los núcleos de hidrógeno choquen entre sí y se fusionen. De esta fusión surgen núcleos más pesados, como el helio. También se libera muchísima energía  y radiación (calor). Por eso las vemos brillando.

La energía liberada es tan grande que contrarresta el empuje de la gravedad, y por eso las estrellas no colapsan. Pero, cuando la estrella ha consumido todo su combustible, el equilibrio se rompe y la estrella colapsa. 

No todas las estrellas colapsan de la misma forma.

Si la estrella es pequeña o mediana, más o menos como nuestro Sol, cuando se empiece a consumir su combustible, se agrandará y se convertirá en una gigante roja. Después se convertirá en una nebulosa planetaria, y al fin, terminará su vida como una enana blanca que, poco a poco, se irá apagando.

El Sol se encuentra ahora en la mitad de su vida, pero tranquilos, le queda combustible para unos 4500 millones de años más. Entonces, en su fase de gigante roja, engullirá a Mercurio, Venus, la Tierra, y probablemente, Marte, y en caso de que no destruya la Tierra, la vida será imposible en nuestro planeta.

En cambio, si la estrella es muy masiva, se convertirá en una supergigante roja que más adelante estallará en una explosión muy grande que llamamos supernova. Estas explosiones brillarían durante meses o años en el cielo, con un brillo más fuerte que la Luna, viéndose incluso de día. Después, cuando la supernova se va apagando, pueden ocurrir dos cosas, dependiendo de su masa: que la estrella termine sus días como una estrella de neutrones o un púlsar (estrellas muy pequeñas que giran a grandísimas velocidades y con una densidad descomunal - en 10km2 puede tener la misma masa que el sol) o como un agujero negro...

Imagina un cuerpo con una masa tan concentrada y una gravedad tan grande, que nada pueda escapar de su atracción. Todo lo que entre no podría salir de ahí, ni siquiera la luz. Eso es un agujero negro.

Aunque siempre decimos que nada puede salir de los agujeros negros, en realidad sí que puede. Los agujeros negros emiten radiación y a veces emiten también chorros de luz llamados "jets".

No sabemos lo que hay dentro de un AN. Además, como son negros, ni siquiera podemos verlos. Sabemos que existen porque pueden curvar la luz de los objetos que orbitan a su alrededor y los distorsionan. 

El límite de un agujero negro se llama horizonte de sucesos. Si se cruza ese límite, ya no se puede salir. Dentro del AN hay información, pero no podemos acceder a ella. 

¿Y si un día vamos andando tranquilamente y nos caemos a un agujero negro? ¡Qué mala suerte! De nada servirá que pidas ayuda, porque nadie te oirá. Conforme vas cayendo, la gravedad tira más de tus pies que de tu cabeza, y los átomos que forman tu cuerpo se ponen todos en fila para poder pasar, como un hilo muy largo. Esto se llama espaguetización. Nunca podrías volver a colocar tus órganos. Pero es muy poco probable que esto ocurra.

Se cree que hay un AN supermasivo en el centro de todas las galaxias. Todos los objetos de la galaxia orbitarían en torno al AN.

En nuestra galaxia, la Vía Láctea, hay un AN supermasivo que se llama Saggitarius A* (se lee estrella). Fue descubierto en 1974, pero por primera vez se pudo fotografiar en 2022. 

No se ve el AN en sí, lo que se ve en la fotografía es el haz de luz y materia que orbita alrededor.

Pero no nos tragará, no os preocupéis. Que haya un AN no quiere decir que el destino de todo lo que existe en el Universo sea caer dentro de uno.

En el cielo podemos ver muchísimas estrellas y constelaciones. Antes, cuando no se conocía la Ciencia, la gente creía que el destino estaba escrito en las estrellas y que éstas nos hablaban. Pero ahora se sabe que las estrellas son cuerpos celestes que están ahí por la misma casualidad que estamos nosotros.

Una constelación es un grupo de estrellas que forman una figura imaginaria, pero eso sólo en nuestra imaginación y desde la Tierra, porque vistas desde otro lugar, podrían tener otra forma. Además, las estrellas que aparentemente forman las constelaciones, en realidad, están muy alejadas unas de otras.

La constelación de Orión podemos verla en otoño e invierno. Si al anochecer miramos al sudeste, veremos su forma tan particular (NOTA: estamos en Andalucía).

La estrella Betelgeuse es una supergigante roja. En cambio, Bellatrix es una gigante azul caliente. Son dos bonitos ejemplos que se pueden apreciar a simple vista. Y no nos podemos olvidar de Rígel, un sistema estelar. 

Los sistemas estelares están compuestos por varias estrellas que, aparentemente, parecen una sola. Rígel está compuesto por, al menos, cuatro estrellas.