Formación estelar

Formación estelar
Gerardo Martínez Avilés
Las estrellas son componentes fundamentales de las estructuras más
grandes de nuestro universo: las galaxias y los cúmulos de galaxias. Pese
a que estas estructuras son lo más grande que se puede observar, se
estima que el 70% del universo es energía oscura y aproximadamente el
25% del resto es materia oscura. Aunque estos componentes son los más
abundantes, no pueden observarse. Esto quiere decir que las estrellas
corresponden al 5% de lo que compone al universo. Si las teorías de la
existencia de la materia y energía oscuras son correctas, no debemos
menospreciar el papel que las estrellas juegan en la descripción del
universo. Después de todo, es por la observación de las estrellas que
podemos inferir la existencia de los componentes obscuros del universo.
Además estamos seguros de que la materia de todos los seres vivos, el
oxígeno, el nitrógeno y el carbono se formaron en las estrellas.
Una buena forma de saber qué son las estrellas es salir a verlas, de
día o de noche, con telescopio o a simple vista. Parece una locura
intentar contar todas las estrellas que hay en el universo, pero es algo
que los astrónomos han intentado resolver. Con base en cálculos y
observaciones se estima que cada galaxia puede contener entre 10 y 100
mil millones de estrellas y que existen alrededor de 100 mil millones de
Galaxias en el universo observable, un número impresionantemente grande.
Pareciera
entonces,
dado
este
gran
número
de
estrellas,
que
son
estructuras que se formaran muy fácilmente.
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Las primeras estrellas y el reciclaje de material
Cúmulos globularesse formaron aproximadamente 200 millones de años
después del Big Bang. En ese entonces el universo era completamente
oscuro; los únicos elementos que había eran más ligeros, como el
hidrógeno
y
el
helio.
Los
astrónomos
y
físicos
piensan
que
estos
elementos se encontraban en enormes nubes a partir de las cuales se
empezaron a formar las estrellas.
Dentro de estas nubes de gas molecular y polvo, sus materiales
comenzaron a atraerse gravitacionalmente: cualquier pequeño grumo en
ellas (una especie de pequeña semilla) fue suficiente para que la gravedad
provocara que todo su material comenzara a colapsar. Las nubes cósmicas
de aquellas fases tempranas del universo, que carecían de elementos
pesados, eran mucho más grandes que cualquiera de las nubes que
podemos observar actualmente. A partir de estas nubes gigantescas se
formaron estrellas muy grandes y calientes con masas de tal vez entre
100 y 1000 masas solares. Estas masas tan grandes hicieron que sus
vidas estelares fueran de sólo unos cuantos millones de años y murieran
explotando violentamente como supernovas. Estas explosiones dejaron,
entre otras cosas, elementos más pesados, los cuales se integran a
nuevas nubes moleculares a partir de las cuales se forman nuevas
estrellas en una especie de reciclaje estelar.
Proceso de formación estelar
Las estrellas se comienzan a formar en las nubes de gas y polvo a partir
de la atracción gravitacional que provocan las inhomogeneidades en la
densidad
de
las
nubes.
Cuando
se
atraen
los
átomos
de
estas
inhomogeneidades, se crea un gas que se calienta por la presión causada
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por la gravedad. Hay que tener presente que siempre hay dos fuerzas: la
gravedad que jala todo el material de la nube hacia su centro y la presión
que se genera hacia afuera al comprimirse el gas (una fuerza igual a la
que sentimos cuando estamos apachurrando un globo).
Cuando la nube se comprime la densidad aumenta del centro hacia
la periferia y la presión alcanza niveles altísimos. Esto ocasiona que en el
interior de la nube aumente la temperatura y por lo tanto haya aún más
presión. Recordemos que la temperatura de un gas nos da una medida de
la energía cinética de las moléculas de su material, por lo que a mayor
temperatura, mayor energía cinética y mayor velocidad de las partículas
del gas.
La temperatura del gas en el centro de la protoestrella Regiones de
formación estelar es tan alta que los átomos que lo forman alcanzan
velocidades altísimas, al grado de que si llegan a chocar dos núcleos de
hidrógeno, se fusionan y forman un núcleo de helio. A partir de ese
momento, la protoestrella entra en una fase en la que comienza la fusión
del hidrógeno. En los procesos de fusión nuclear se libera una cantidad
enorme de energía que provoca que el gas se caliente más, que aumenten
la presión y temperatura, que haya mayores velocidades en las partículas
y que por consiguiente haya un mayor índice de reacciones nucleares. Un
bello
círculo
alcanzando
virtuoso.
la
Una vez que la fusión nuclear
temperatura,
presión
y
densidad
que
se estabiliza,
mantienen
las
reacciones en el núcleo, ha nacido una estrella. Y a partir del momento en
que comienzan a fusionar hidrógeno, las estrellas se mantienen vivas por
varios miles de millones de años. La composición química de las estrellas
depende de la composición química de las nubes de las cuales se
formaron. Como ya hemos dicho, las primeras estrellas del universo eran
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estrellas muy grandes y formadas casi exclusivamente de hidrógeno y
helio. Las estrellas que se forman a partir de nubes que contienen material
de estas primeras estrellas son más pequeñas y tienen un contenido
químico más complejo, puesto que en las estrellas anteriores se han
formado ya elementos pesados.
El Sol, por ejemplo, es una estrella de este tipo. Es decir, se formó
de las nubes que quedaron de la muerte de estrellas anteriores a él. Esto
lo sabemos porque el Sol y todo lo que se formó con él de la misma
nube (la Tierra y nosotros mismos incluidos) tienen un alto contenido de
elementos pesados que tuvieron que haberse formado en otras estrellas.
De las nubes se pueden formar estrellas solitarias, estrellas binarias
o cúmulos de estrellas, todas siguiendo prácticamente el mismo camino
que hemos descrito hasta ahora. La forma en que se crean las estrellas
¿Cómo se enciende una estrella? Es un tema que sigue dando muchas
preguntas a los astrónomos. Por ejemplo; una nube de gran tamaño no
necesariamente
pequeña
(en
crea
una
comparación
estrella
a
otras
grande,
nubes)
y
una
nube
relativamente
puede
crear
una
estrella
gigantesca. Podríamos decir entonces que una estrella es una esfera muy
caliente de gas en la que están en equilibrio su presión interna y su
propia gravedad. Es aquí donde surge la pregunta de si realmente el
proceso de equilibrio se logra de manera tan fácil como para formar el
enorme número de estrellas que hemos mencionado más arriba. Las
estrellas pasan por distintas etapas durante su existencia buscando ese
equilibrio que las mantiene. Pero la vida y evolución de las estrellas es un
tema vasto e interesante del que habrá que seguir hablando.
Bibliografía
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1.
Martin Rees, Universe, Dorling Kindersley Press, 2005..
2.
Erick Seinandre, Nathalie Audard, Larousse de la Astronomía, Ed. Larousse, México,
2003.
3.
Phillis Engelbert,Diane L. Dupuis, The Handy Space Answer Book, Visible Inc.
Press,2003.
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