Antes de abordar la parte de por qué el Sol o la estrella se expanden aunque están perdiendo masa, veamos primero cómo una estrella es estable, por qué no explota repentinamente como una bomba. Vamos a entender las dos cosas muy importantes primero.
1. Colapso gravitacional
El colapso gravitacional es un fenómeno en el que un cuerpo colapsa en su propia gravedad . Debido a la gran masa y densidad, todo el cuerpo trata de moverse hacia el centro de masa y, por lo tanto, colapsa en sí mismo.
2. Fusión nuclear
La energía estrella / sol se deriva de la fusión nuclear. Normalmente, el Sol o las estrellas fusionan hidrógeno para formar helio y, por lo tanto, liberan la energía nuclear durante la fusión. Es esta energía la que hace brillar al sol, y también nos proporciona la energía para vivir aquí en este planeta azul.
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Sol, o sea cualquier estrella, a lo largo de su vida permanecen en un equilibrio muy complicado y delicado entre el colapso gravitacional y la energía de fusión producida.
Es este tira y afloja entre la gravedad y la energía el responsable del tamaño de la estrella y su tasa de expansión.
¿Cómo?
La relación es muy simple.
- Si la fuerza de colapso gravitacional es mayor que la fuerza externa causada por la fusión, la estrella se contraerá.
- Si la fuerza externa por fusión es más que un colapso gravitacional, la estrella se expandirá .
Ahora, cualquiera con sentido común y lógica diría que, a medida que la masa se pierde durante la fusión, el colapso gravitacional interno también se reduce junto con la masa reducida, por lo que la fusión nuclear externa causaría que la estrella / sol se expanda ligeramente.
Pero el drama no es tan simple como parece. Exploremos un poco más.
La masa perdida cada segundo debido a la conversión en energía es como una pequeña gota de masa en un gran océano de estrella / sol. Entonces, el verdadero problema no es la pequeña caída de masa perdida, ya que no debilitará tanto el colapso gravitacional interno, de hecho, la estrella se encoge con el tiempo antes de que se expanda. El verdadero problema es el subproducto que se deja atrás debido al proceso de fusión .
Mientras el sol / estrella tenga suficiente hidrógeno para fusionarse, permanecerán jóvenes y su tamaño no se reducirá ni se expandirá significativamente durante este período dorado de estrella, o cuando son jóvenes. Nuestro sol ha vivido la mitad de su edad dorada y seguirá siendo joven durante los próximos 4 a 5 mil millones de años, ya que tiene suficiente hidrógeno para fusionarse durante los próximos 4 a 5 mil millones de años.
Cuando la estrella / sol fusiona el hidrógeno para vivir su período dorado, genera helio como producto de la fusión del hidrógeno. Entonces, eventualmente llegará el momento en que habrá más helio en el núcleo de la estrella , que el hidrógeno para fusionarse más. Este es el momento en que la estrella fusiona menos hidrógeno y, por lo tanto, produce menos energía . A medida que disminuye la cantidad de energía de fusión, el colapso gravitacional gana ligeramente y encoge la estrella al colapsarse en sí misma.
A medida que la estrella se encoge debido al colapso, aumenta el calor y la presión en el núcleo . Finalmente, el núcleo se calentará tanto que comenzará a fusionar el helio presente en el núcleo y comenzará a producir aún más energía en comparación con la energía producida por la fusión de hidrógeno.
La fusión de helio dentro del núcleo produce una mayor cantidad de energía , y nuevamente cambia el delicado equilibrio entre la gravedad interna y la energía de fusión externa . Debido a más energía (fusión de helio), la fuerza externa se hace cargo de la gravedad y la estrella se expande. La estrella expandida se llama entonces como ‘Gigante rojo’. Nuestro sol también se expandirá y se convertirá en un gigante rojo después de unos miles de millones de años. El sol se expandirá tanto que su capa externa casi alcanzará la órbita de la tierra .
¿Es este el final del drama en una vida estrella / sol?
Aparentemente la respuesta es NO . La fusión de helio crea átomos más pesados dentro del núcleo, como carbono, nitrógeno, oxígeno y neón . Finalmente, las capas externas de la estrella se desprenden por completo y el núcleo se asienta y se convierte en una estrella enana blanca , que es igual al tamaño de la Tierra y se compone principalmente de átomos más pesados producidos durante la fusión de helio, como carbono, oxígeno y nitrógeno. Las enanas blancas eventualmente se desvanecerán en enanas negras durante un período de tiempo muy largo.
¿Qué pasa con las estrellas que son muy masivas que el Sol / estrella de tamaño medio?
Una estrella más grande y masiva fusiona su combustible muy rápidamente . Donde una estrella de tamaño medio como el sol deja de fusionar átomos más pesados en su núcleo como el carbono y el oxígeno, la estrella masiva va un paso por delante. Las estrellas más grandes fusionan átomos más pesados por una duración más corta y fusionan carbono en neón, neón en magnesio y oxígeno, luego en silicio y finalmente en hierro . Una vez que se crea el hierro, la muerte de la estrella es inevitable ahora, porque el hierro es muy reacio a fusionarse aún más.
La fusión nuclear dentro del núcleo ya no es suficiente para soportar el colapso de la gravitación interna. El colapso final de una estrella masiva bajo su propia gravedad ocurre tan rápido que en una milésima de segundo se reduce a una bola de materia altamente densa de unos pocos kilómetros de radio de miles de kilómetros de ancho.
Este rápido colapso resulta en un rebote masivo cuando el núcleo alcanza la densidad de un núcleo atómico, lo que resulta en una onda de choque ultracaliente . De esta manera, la estrella masiva finalmente termina su vida en una explosión de energía muy alta conocida como supernova .
Los restos ultradensos del núcleo en explosión se quedan después de la supernova. Según la masa y la densidad del núcleo antes de la supernova, la supernova deja una estrella de neutrones (20-50 km de ancho) o un agujero negro.
Fuente de imágenes: Google Images.
