Crónica de una vida I

Crónica de una vida. 

El nacimiento de una estrella

Hola. ¿Cómo han estado? Esta vez presentaré una serie de post con motivo de la noche de las estrellas, qué, como saben es el día de mañana en la explanada del Zócalo de la Ciudad de México. No queriendo desaprovechar esta oportunidad, el equipo de Iuani Divulgación, también estará presente. No olviden presentarse.

Empecemos con esta visión breve. Todos los objetos en el universo tienen un ciclo de vida, tal como nosotros en la Tierra. Este también es el caso de las estrellas: nacen, "crecen" y finalmente mueren. Sin embargo este proceso no lo observamos en la Tierra debido a que una estrella vive millones de años.

Los astrofísicos han sido capaces de plantear teorías de como es que nacen las estrellas en el universo. Al parecer se podrían distinguir dos procesos dependiendo de la cantidad de masa que tenga una estrella durante su formación. Sin embargo actualmente se ha confirmado que el único límite que existe en la formación estelar es un mínimo para que la estrella "bebé" pueda convertirse en una estrella realmente.

Como saben, en el universo existen algunos objetos conocidos como nubes moleculares, los cuales pueden deberse a la concentración de hidrógeno(H) molecular y Helio (He), que son los elementos más abundantes en el universo. Estas nubes o nebulosas también pueden conformarse por el resto de una estrella que ha muerto, la cual como veremos en otros días  arroja parte del material que lo componía al exterior.

La estabilidad de la nube se debe principalmente a dos fuerzas: La gravedad y la presión. La gravedad jala a la nube hacia la posición del centro de masa, mientras que la presión se debe a que las diferentes partículas no pueden ocupar un mismo lugar. La presión empuja hacia afuera. En la nube estas dos fuerzas siempre están presentes. Si la fuerza de presión es mayor que la de gravedad, inevitablemente la nube se despedazará en el espacio.

La condición de estabilidad nos dice que la fuerza de gravedad es igual a la fuerza de presión. En este caso la nube no se contrae ("más chica") o se expande. Dependiendo de la cantidad de masa y el tamaño que tenga la nebulosa existe un valor conocido como masa de Jeans M, la cual nos dice que si la nube tiene una masa mayor la nube inevitablemente colapsará o se contraerá debido a la fuerza de gravedad. En este caso la fuerza de gravedad le gana a la presión.

LA nube comienza a colapsar hacia un punto, sin embargo no todo el material lo hace. En el instante en que la densidad es suficientemente grande en torno al punto de colapso, se forma un disco de material que cae hacia la protoestrella. Conforme la cantidad de materia aumenta en la protoestrella esta se calienta más y más. El disco que se forma alrededor de la protoestrella se le conoce como disco de acreción. El material que está en el disco acreta en torno de la estrella.

Del disco de acreción pueden formarse planetas, y por lo tanto sistemas planetarios como el nuestro. De hecho así es como se formó el nuestro.

Como habíamos dicho conforme la materia del disco cae en la protoestrella, esta se calienta pudiendo ionizar el material que e presenta en la protoestrella y dado que se mantiene girando mientras crece, esto establece un campo magnético en el sistema.

Bien. Conforme lo anterior ocurre la protoestrella reduce su tamaño en un factor de 10^15 veces. Es decir en un lapso de un millón de años la estrella redujo su tamaño alrededor de mil millones de veces de lo que había comenzado a formarse.

Dado que cada vez la estrella gira más y más rápido, tiene que disipar energía y proporcionar parte de su momento angular a la nube donde se encuentra. Este proceso ocurre debido al campo magnético de la protoestrella. Las líneas de fuerza rodean a la estrella y van directo a la¡os polos magnéticos de la protoestrella. La nube cae debido a la gravedad a través de estas líneas de campo magnético pues este proceso representa una estabilización del sistema. Conforme parte del material alcanza la estrella parte del material cae en la estrella por que su velocidad es muy pequeña. Por otro lado, otra parte de la materia que esta cayendo alcanza velocidades más grandes lo que le permite escapar. formado chorros que escapan a la nube donde se encuentra la protoestrella. A estos se les conoce como chorros bipolares o jets.

En la imagen que presento abajo pueden ver como hay material del disco que supe a los polos magnéticos de la protoestrella, y dado que tienen suficiente energía escapan por los polos magnéticos al llegar.

Existen  una clase de estrellas que se conoce como estrellas T-Tauri. Estas estrellas son estrellas que están naciendo pero presentan una enorme cantidad de material que pierden debido al fenómeno que acabamos de describir.

Los jets que escapan a la nebulosa llevan una enorme velocidad sin embargo si ésta es muy grande los jets pueden frenarse formando dos pequeños objetos luminosos conformados por el material de los jets. Estos objetos se conocen como objetos Herbig-Haro u objetos HH.

Las dos siguientes imágenes presentan dos objetos HH. Una se trata de una imagen captada por uno de los telescopios espaciales mientras que la otra es una recreación.

Como puede verse, la protoestrella se encuentra en el centro de este sistema visualmente muy padre.

Conforme la estrella sigue contrayéndose y aumenta la cantidad de materia en su interior se calienta a tal punto que es capaz de iniciar una serie de procesos nucleares para fusionar el H en He. Este punto ha convertido a la protoestrella en una estrella que acaba de abrir sus ojos al universo. 

En el universo la formación de estrellas es un hecho muy común, tanto que los astrónomos han detectado una serie de sitios donde se están formando estrellas. Dos de ellos son la nebulosa de Orión y la región 30-Doradus. Si van a la noche de las estrellas pregunten para ver si pueden verlas y seguro verán estrellas que son muy jóvenes.

El tiempo que va a vivir la estrella depende de cuanto masa tiene al inicio. Mientras más masa tenga menos tiempo vivirá. Lo cual asegura que estrellas con masas menores vivan más. Es el caso de nuestro sol, por ejemplo.

Por otro lado la formación estelar no se da de forma aislada sino en grupos formando nuevos cúmulos de estrellas. Este es el caso de la región 30-Doradus.

Con esto se termina la primera parte de este post. Nos vemos el próximo viernes y no olviden ir a la noche de las estrellas.

Saludos.

Sergio.