Evolución Estelar y la Jerarquía Celeste

Evolución Estelar

Jerarquía de Cuerpos Celestes

La materia en el universo se organiza en una jerarquía de cuerpos celestes, desde las estructuras más grandes hasta las más pequeñas:

• Cúmulos de galaxias
• Galaxias
• Estrellas
• Planetas
• Satélites
• Cometas
• Asteroides
• Meteoroides
• Partículas de polvo
• Moléculas
• Átomos de H y He

A nivel subatómico, el espacio entre estrellas y galaxias está lleno de rayos cósmicos (partículas de alta energía) y fotones (luz).

Las Estrellas como Unidades Básicas

Las estrellas son las unidades básicas de esta jerarquía, donde la materia evoluciona mediante reacciones nucleares. Miles de millones de estrellas se agrupan en galaxias, y las galaxias se asocian en cúmulos. Las estrellas pueden tener compañeras estelares o planetas en órbita, incluyendo cometas que brillan al acercarse a la estrella. Los planetas de nuestro sistema solar tienen sus propios satélites. El espacio entre Marte y Júpiter contiene asteroides, muchos de ellos fragmentos de cuerpos mayores. Fragmentos de asteroides han impactado como meteoritos en planetas y satélites, dejando cráteres como evidencia.

A menor escala, el espacio interestelar contiene nubes de gas (principalmente hidrógeno y helio del universo primitivo) y polvo. También contiene elementos más pesados, sintetizados en estrellas que han explotado, y compuestos de hidrógeno y carbono, precursores de la vida. Estas nubes pueden contraerse para formar nuevas estrellas, cuya evolución depende de su masa y de la proporción de hidrógeno y helio.

Evolución Estelar y el Diagrama de Hertzsprung-Russell

La evolución estelar se describe mediante la luminosidad y la temperatura superficial. La luminosidad es proporcional a la masa, y la temperatura (o color) indica el volumen. Cuando una nube interestelar se contrae, su temperatura aumenta y emite energía en el infrarrojo y visible. Al acercarse la temperatura del núcleo a 20 millones de Kelvin, comienza la fusión de hidrógeno y nace una estrella. La mayoría de las estrellas se ubican en la secuencia principal del diagrama de Hertzsprung-Russell (Figura 2.1). Las estrellas masivas (gigantes azules) tienen alta luminosidad y temperatura. El Sol, de masa intermedia, tiene una temperatura superficial de 5800 K. Las estrellas menos masivas son enanas rojas.

Cuando una estrella cinco veces más masiva que el Sol convierte hidrógeno en helio en la secuencia principal, el núcleo se densifica y contrae, aumentando la temperatura central. Esta temperatura acelera la fusión y expande la capa exterior. Al agotarse el hidrógeno en el núcleo, la producción de energía disminuye, la estrella se contrae y la temperatura central aumenta. La producción de energía se desplaza a la capa exterior. La estrella se mueve de la secuencia principal hacia las gigantes rojas (Figura 2.1).

El helio del núcleo se acumula, el núcleo se contrae y se calienta. La expansión de la capa exterior reduce la temperatura superficial y la vuelve roja. El hidrógeno se fusiona en la capa exterior, y la estrella se expande y se enfría.