lunes, 17 de junio de 2024

Canibalismo estelar

Alberto Requena
11 abril 2024
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Canibalismo estelar

El ciclo de vida de una estrella como el Sol está mayormente determinado por su masa y composición química. La formación del Sol se inscribe en un proceso que tuvo lugar hace aproximadamente 4.600 millones de años, cuando una nube gigante de gas y polvo, conocida como nebulosa solar, comenzó a colapsar bajo su propia gravedad. Este proceso de colapso llevó a la formación de nuestro Sol, un evento que marca el comienzo de la historia del sistema solar. La edad del Sol es crucial para entender no solo la evolución de nuestra propia estrella, sino también la formación de los planetas que orbitan a su alrededor, incluida la Tierra.

Conocer la edad del Sol tiene implicaciones profundas para diversas áreas de la ciencia. En astronomía, proporciona un marco para entender la evolución de otras estrellas y sistemas planetarios. En la geología, la edad del Sol ayuda a datar los eventos en la historia temprana de la Tierra, ofreciendo una línea de tiempo para la formación de nuestro planeta y el surgimiento de la vida. Además, la física utiliza este conocimiento para comprender los procesos nucleares que alimentan al Sol y cómo estos procesos han cambiado a lo largo del tiempo.

Actualmente, el Sol se encuentra aproximadamente en la mitad de su ciclo de vida en la secuencia principal, una fase en la que fusiona en su núcleo hidrógeno para convertirlo en helio. Esta fase de estabilidad, que ha durado ya unos 4.600 millones de años, es esencial para la existencia de la vida en la Tierra, ya que proporciona un ambiente relativamente estable en términos de clima y radiación. Sin embargo, el conocimiento de que el Sol eventualmente agotará su combustible nuclear y pasará a las fases de gigante rojo y enana blanca pone en perspectiva nuestra existencia en el universo.

El cálculo del ciclo de vida del Sol es una tarea compleja que involucra múltiples disciplinas científicas, incluyendo la astrofísica, la física nuclear y la mecánica celeste. Esta tarea no solo requiere una comprensión profunda de los procesos físicos que ocurren dentro de las estrellas, sino también el uso de observaciones astronómicas y modelos computacionales avanzados.

El ciclo de vida de una estrella, como nuestro Sol, se rige por procesos de fusión nuclear que tienen lugar en su núcleo. Durante la mayor parte de su vida, el Sol convierte el hidrógeno en helio a través de la fusión nuclear, un proceso que libera una enorme cantidad de energía. Esta energía no solo es responsable de la luz y el calor que recibimos, sino que también proporciona la presión necesaria para contrarrestar la fuerza de gravedad, manteniendo al Sol en un estado de equilibrio.

El ciclo de vida del Sol se divide en varias etapas, comenzando con la formación a partir de una nube de gas y polvo, seguida por una larga etapa como estrella y, eventualmente, evolucionando hacia una gigante roja antes de terminar su vida como una enana blanca. La determinación precisa de estas fases y su duración depende de la comprensión de los procesos físicos y químicos que ocurren dentro del Sol. Para calcular el ciclo de vida del Sol, los científicos recurren a modelos estelares detallados. Estos modelos son esencialmente conjuntos de ecuaciones que describen cómo operan los procesos físicos en el interior de una estrella, como la fusión nuclear, la transferencia de energía y la dinámica de fluidos. Al ajustar estos modelos para que coincidan con las observaciones precisas del Sol y otras estrellas, los astrónomos pueden predecir cómo cambiará el Sol con el tiempo.

Las observaciones astronómicas son fundamentales para calibrar y verificar los modelos estelares. Los astrónomos utilizan telescopios terrestres y espaciales para recopilar datos sobre la luminosidad del Sol, su espectro, su tamaño y su composición química. Estas observaciones proporcionan las restricciones necesarias para ajustar los modelos estelares, asegurando que sean lo más precisos posible.

Imagen creada con Chat GPT con DALL-E

Además, las simulaciones computacionales desempeñan un papel crucial en el cálculo del ciclo de vida del Sol. Estas simulaciones permiten a los científicos experimentar con diferentes variables y observar cómo afectan la evolución del Sol a lo largo de millones o miles de millones de años. La capacidad de simular diferentes escenarios ayuda a los investigadores a entender mejor los posibles futuros del Sol y a predecir cambios en su comportamiento.

Entender el ciclo de vida del Sol es fundamental por varias razones. Primero, nos proporciona información crucial sobre el futuro de nuestro propio planeta. Saber cuánto tiempo permanecerá el Sol en su fase de secuencia principal, por ejemplo, nos dice cuánto tiempo puede seguir sosteniendo la vida en la Tierra. Además, el estudio del ciclo de vida del Sol y de otras estrellas mejora nuestra comprensión de la evolución estelar en general, lo que es esencial para la astrofísica y la búsqueda de vida en otros sistemas planetarios.

El cálculo del ciclo de vida del Sol es un logro impresionante de la ciencia moderna, que combina observaciones detalladas, teoría física avanzada y simulaciones computacionales. A través de este trabajo, los científicos pueden prever el futuro lejano de nuestra estrella y, por extensión, el destino de nuestro planeta. A medida que continuamos perfeccionando nuestras técnicas y profundizando nuestro entendimiento, nuestra capacidad para predecir y, en última instancia, responder a los cambios futuros en el ciclo de vida del Sol seguirá mejorando.

El Sol, actualmente en la secuencia principal de su ciclo de vida, fusiona hidrógeno para formar helio en su núcleo, liberando energía en el proceso. Esta fase de fusión del hidrógeno durará aproximadamente 10.000 millones de años en total. A medida que el Sol agote el hidrógeno en su núcleo, no podrá generar la energía necesaria para mantener su tamaño actual.

Al agotarse el hidrógeno, el núcleo del Sol se contraerá bajo su propia gravedad, lo que aumentará su temperatura. Esto permitirá que las capas exteriores del Sol se expandan dramáticamente y el Sol entrará en la fase de gigante rojo. Durante esta fase, se espera que el Sol se expanda tanto que podría engullir a los planetas más cercanos, incluida la Tierra, aunque esto último es objeto de estudio y debate científico. La expansión del Sol se debe a la fusión de helio en elementos más pesados en su núcleo, un proceso que libera menos energía que la fusión del hidrógeno.

Después de millones de años como gigante rojo, el Sol perderá sus capas exteriores, dejando expuesto su núcleo, que se enfría y contrae. Este remanente estelar, conocido como enana blanca, será aproximadamente del tamaño de la Tierra, pero con una masa muy cercana a la del Sol actual. La enana blanca ya no realiza fusiones nucleares; en su lugar, brilla por el calor residual, enfriándose gradualmente con el tiempo.

Las enanas blancas representan el estado final de estrellas como el Sol y marcan el fin de un largo proceso de evolución estelar. Este objeto estelar, aunque ya no es visible a simple vista desde grandes distancias, continúa siendo un objeto de estudio crucial para los astrónomos, ya que proporciona información valiosa sobre la estructura y el destino final de las estrellas.

Durante este proceso, los gigantes rojos consumen material del que se encuentra en sus cercanías, incluyendo planetas, lunas y asteroides.

Ahora, el laboratorio europeo austral (ESO) ha encontrado evidencia de este proceso, diciendo que la las cicatrices encontradas en la superficie de la enana blanca WD 0816-310 es una concentración de metales pesados en una de las regiones polares de las estrellas, probablemente de un planeta en órbita a unos 500 km de ancho.

Anteriormente, se ha observado evidencia de restos metálicos en la enana blanca formando como una distribución más uniforme a través de la superficie. La publicación en Astrophysical Journal Letters, sugiere que el campo magnético de la estrella es responsable del proceso de arrancar los metales del objeto similar a Vesta, ubicado en la región entre Marte y Júpiter conocida como el cinturón de asteroides, que es una joya astronómica con un diámetro de aproximadamente 525 kilómetros y depositarlos en un lugar concreto.

John Landstreet, astrónomo adscrito a la Universidad Occidental, Canadá, explica que el fenómeno es completamente nuevo en la ciencia. Auténtico canibalismo estelar.

 

Alberto Requena
Alberto Requena
Acerca del autor

Este blog pretende ser una depresión entre dos vertientes: la ciencia y la tecnología, con forma inclinada y alargada, para que por la vertiente puedan circular las aguas del conocimiento, como si se tratara de un río; o alojarse los hielos de un glaciar de descubrimiento, mientras tiene lugar la puesta a punto de su aplicación para el bienestar humano. Habrá, así, lugar para la historia de la ciencia, las curiosidades científicas y las audacias científico-tecnológicas. Todo un valle.

El eldense Alberto Requena es catedrático emérito de Química de la Universidad de Murcia.

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