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Estrella

Una estrella (del latín: stella) es un esferoide luminoso de plasma que mantiene su forma debido a su propia gravedad. La estrella más cercana a la Tierra es el Sol.[1]​ Otras estrellas son visibles a simple vista desde la Tierra durante la noche, apareciendo como una diversidad de puntos luminosos fijos en el cielo debido a su inmensa distancia de la misma.[2]​ Históricamente, las estrellas más prominentes fueron agrupadas en constelaciones y asterismos, y las más brillantes fueron denominadas con nombres propios. Los astrónomos han recopilado un extenso catálogo, proporcionando a las estrellas designaciones estandarizadas. Sin embargo, la mayoría de las estrellas en el Universo, incluyendo todas las que están fuera de nuestra galaxia, la Vía Láctea, son invisibles a simple vista desde la Tierra. De hecho, la mayoría son invisibles desde nuestro planeta incluso a través de los telescopios de gran potencia.

Imagen del Sol en falso color, una estrella de tipo-G de la secuencia principal, la más cercana a la Tierra.

Durante al menos una parte de su vida, una estrella brilla debido a la fusión termonuclear del hidrógeno en helio en su núcleo, que libera energía la cual atraviesa el interior de la estrella y, después, se irradia hacia el espacio exterior. Casi todos los elementos naturales más pesados que el helio se crean por nucleosíntesis estelar durante la vida de una estrella y, en algunas de ellas, por nucleosíntesis de supernova cuando explotan. Cerca del final de su vida una estrella también puede contener materia degenerada. Los astrónomos pueden determinar la masa, edad, metalicidad (composición química) y muchas otras propiedades de las estrellas mediante la observación de su movimiento a través del espacio, su luminosidad y espectro, respectivamente. La masa total de una estrella es el principal determinante de su evolución y destino final. Otras características de las estrellas, incluyendo el diámetro y la temperatura, cambian a lo largo de su vida, mientras que el entorno de una estrella afecta a su rotación y movimiento. Una gráfica de dispersión de muchas estrellas que hace referencia a su luminosidad, magnitud absoluta, temperatura superficial y tipo espectral, conocido como el diagrama de Hertzsprung-Russell (Diagrama H-R), permite determinar la edad y el estado evolutivo de una estrella.

La vida de una estrella comienza con el colapso gravitacional de una nebulosa gaseosa de material compuesto principalmente de hidrógeno, junto con helio y trazas de elementos más pesados. Cuando el núcleo estelar es lo suficientemente denso, el hidrógeno comienza a convertirse en helio a través de la fusión nuclear, liberando energía durante el proceso.[3]​ Los restos del interior de la estrella portan la energía fuera del núcleo a través de una combinación de procesos de transferencia de calor por radiación y convección. La presión interna de la estrella evita que se colapse aún más bajo su propia gravedad. Cuando se agota el combustible de hidrógeno en el núcleo, una estrella con al menos 0,4 veces la masa del Sol se expandirá hasta convertirse en una gigante roja,[4]​ en algunos casos fusionando elementos más pesados en el núcleo o en sus capas alrededor del núcleo (como el carbono o el oxígeno). Entonces la estrella evoluciona hasta una forma degenerada, expulsando una porción de su materia en el medio interestelar, donde contribuirá a la formación de una nueva generación de estrellas.[5]​ Mientras tanto, el núcleo se convierte en un remanente estelar: una enana blanca, una estrella de neutrones, o (si es lo suficientemente masiva) un agujero negro.

Los sistema binarios y multiestelares constan de dos o más estrellas que están unidas gravitacionalmente entre sí, y por lo general se mueven en torno a otra en órbitas estables. Cuando dos estrellas poseen una órbita relativamente cercana, su interacción gravitatoria puede tener un impacto significativo en su evolución.[6]​ Las estrellas unidas gravitacionalmente entre sí pueden formar parte de estructuras mucho más grandes, como cúmulos estelares o galaxias.

Observación histórica

 
Las personas han visto patrones en las estrellas desde tiempos antiguos.[7]​ Esta representación de la constelación de Leo, el león, en 1690, es de Johannes Hevelius.[8]
 
La constelación de Leo como se puede ver a simple vista. Se han añadido líneas.

Históricamente, las estrellas han sido importantes para las civilizaciones en todo el mundo, han sido parte de las prácticas religiosas y se utilizaron para la navegación celeste y la orientación. Muchos astrónomos antiguos creían que las estrellas estaban fijadas permanentemente a una esfera celeste y eran inmutables. Por convención los astrónomos agrupaban las estrellas en constelaciones y las usaban para rastrear los movimientos de los planetas y la posición inferida del Sol.[7]​ El movimiento del Sol contra las estrellas de fondo (y el horizonte) fue utilizado para crear calendarios, que podrían ser utilizados para regular las prácticas agrícolas.[9]​ El calendario gregoriano, utilizado actualmente casi en todo el mundo, es un calendario solar basado en el ángulo del eje de rotación de la Tierra con respecto a su estrella local, el Sol.

La carta estelar más antigua con fecha precisa fue un logro de la antigua astronomía egipcia en 1534 a. C.[10]​ Los primeros catálogos de estrellas conocidos fueron compilados por los antiguos astrónomos babilónicos de Mesopotamia a finales del segundo milenio antes de Cristo, durante el período casita (ca. 1531-1155 aC).[11]

El primer catálogo de estrellas en la astronomía griega fue creado por Aristilo aproximadamente en 300 a. C., con la ayuda de Timocharis.[12]​ El catálogo de estrellas de Hiparco (siglo II aC) incluía 1020 estrellas, y se utilizó para ensamblar el catálogo de estrellas de Ptolomeo.[13]Hiparco es conocido por el descubrimiento de la primera nova (nueva estrella) registrada.[14]​ Muchas de las constelaciones y nombres de estrellas en uso hoy en día derivan de la astronomía griega.

A pesar de la aparente inmutabilidad de los cielos, los astrónomos chinos fueron conscientes de que podrían aparecer nuevas estrellas.[15]​ En 185 d. C., fueron los primeros en observar y escribir sobre una supernova, ahora conocida como SN 185.[16]​ El evento estelar más brillante registrado de la historia fue la supernova SN 1006, que fue observada en 1006 y descrita por el astrónomo egipcio Ali ibn Ridwan y varios astrónomos chinos.[17]​ La supernova SN 1054, que dio origen a la Nebulosa del Cangrejo, también fue observada por astrónomos chinos e islámicos.[18][19][20]

Los astrónomos islámicos medievales dieron nombres árabes a muchas estrellas que todavía se usan hoy e inventaron numerosos instrumentos astronómicos con los que poder calcular las posiciones de las estrellas. También construyeron los primeros grandes institutos de investigación y observatorios, principalmente con el propósito de producir catálogos Zij de estrellas.[21]​ Entre ellos, el astrónomo persa Abd Al-Rahman Al Sufi escribió el Libro de las Estrellas Fijas (964), que observó varias estrellas, conglomerados de estrellas (incluidas los Omicron Velorum y los cúmulos de Brocchi) y galaxias (incluida la Galaxia de Andrómeda).[22]​ Según A. Zahoor, en el siglo XI, el erudito polímata persa Abu Rayhan Biruni describió la galaxia de la Vía Láctea como una multitud de fragmentos que tenían las propiedades de estrellas nebulosas y en 1019 también dio las latitudes de varias estrellas durante un eclipse lunar.[23]

Según Josep Puig, el astrónomo andalusí Ibn Bajjah propuso que la Vía Láctea estaba formada por muchas estrellas que casi se tocaban entre sí y parecía ser una imagen continua debido al efecto de la refracción del material sublunar, citando su observación de la conjunción de Júpiter y Marte en 500 AH (1106/1107 d. C.) como evidencia.[24]​ Los primeros astrónomos europeos, como Tycho Brahe, identificaron nuevas estrellas en el cielo nocturno (más adelante denominadas novas), sugiriendo que los cielos no eran inmutables. En 1584, Giordano Bruno sugirió que las estrellas eran como el Sol y podrían tener otros planetas, posiblemente parecidos a la Tierra, en órbita alrededor de ellas,[25]​ una idea que ya había sido sugerida anteriormente por los antiguos filósofos griegos, Demócrito y Epicuro,[26]​ y por los cosmólogos islámicos medievales [27]​ como Fakhr al-Din al-Razi.[28]​ En el siglo siguiente la idea de que las estrellas eran iguales al Sol estaba llegando a un consenso entre los astrónomos. Para explicar por qué estas estrellas no ejercía ninguna fuerza gravitatoria neta sobre el sistema solar, Isaac Newton sugirió que las estrellas estaban igualmente distribuidas en todas las direcciones, una idea impulsada por el teólogo Richard Bentley.[29]

En 1667 el astrónomo italiano Geminiano Montanari registró variaciones observadas en la luminosidad de la estrella Algol. Edmond Halley publicó las primeras mediciones del movimiento propio de un par de estrellas "fijas" cercanas, demostrando que estas habían cambiado sus posiciones desde el tiempo de los antiguos astrónomos griego Ptolomeo e Hiparco.[25]

William Herschel fue el primer astrónomo que intentó determinar la distribución de las estrellas en el cielo. Durante la década de 1780 estableció una serie de indicadores en 600 direcciones y contó las estrellas observadas a lo largo de cada línea de visión. De esto dedujo que el número de estrellas se elevaba constantemente hacia un lado del cielo, en dirección al núcleo de la Vía Láctea. Su hijo John Herschel repitió este estudio en el hemisferio sur y encontró un aumento correspondiente en la misma dirección.[30]​ Además de sus otros logros, William Herschel también destaca por su descubrimiento de que algunas estrellas no se encuentran simplemente a lo largo de la misma línea de visión,

La ciencia de la espectroscopia astronómica fue iniciada por Joseph von Fraunhofer y Angelo Secchi. Comparando los espectros de estrellas como Sirio con el Sol, encontraron diferencias en la fuerza y el número de sus líneas de absorción —las líneas oscuras en un espectro estelar causadas por la absorción de la atmósfera de frecuencias específicas—. En 1865 Secchi comenzó a clasificar las estrellas por tipos espectrales.[31]​ Sin embargo, la versión moderna del esquema de clasificación estelar fue desarrollado por Annie J. Cannon durante la década de 1900.

 
Alfa Centauri A y B sobre la extremidad de Saturno

La primera medición directa de la distancia a una estrella (61 Cygni a 11,4 años luz) fue realizada en 1838 por Friedrich Bessel usando la técnica de paralaje. Las mediciones de paralaje demostraron la gran separación de las estrellas en los cielos.[25]​ La observación de las estrellas dobles ganó importancia creciente durante el siglo XIX. En 1834 Friedrich Bessel observó cambios en el movimiento propio de la estrella Sirio e infirió un compañero oculto. En 1899, Edward Pickering descubrió la primera binaria espectroscópica cuando observó la división periódica de las líneas espectrales de la estrella Mizar en un período de 104 días. Las observaciones detalladas de muchos sistemas estelares binarios fueron recogidas por astrónomos como Friedrich Georg, Wilhelm von Struve y S. W. Burnham, lo que permitió que las masas de las estrellas se determinaran a partir de la computación de los elementos orbitales. En 1827 Felix Savary dio la primera solución al problema de derivar una órbita de estrellas binarias a partir de observaciones telescópicas.[32]​ El siglo XX vio avances cada vez más rápidos en el estudio científico de las estrellas. La fotografía se convirtió en una valiosa herramienta astronómica. Karl Schwarzschild descubrió que el color de una estrella, y por tanto su temperatura, podía determinarse comparando la magnitud visual con la magnitud fotográfica. El desarrollo del fotómetro fotoeléctrico permitió mediciones precisas de la magnitud en múltiples intervalos de longitud de onda. En 1921 Albert A. Michelson hizo las primeras mediciones de un diámetro estelar utilizando un interferómetro en el telescopio Hooker del Observatorio de Monte Wilson.[33]

Durante las primeras décadas del siglo XX se produjeron importantes trabajos teóricos sobre la estructura física de las estrellas. En 1913, se desarrolló el diagrama Hertzsprung-Russell, que impulsó el estudio astrofísico de las estrellas. Se desarrollaron modelos exitosos para explicar los interiores de las estrellas y la evolución estelar. En 1925 Cecilia Payne-Gaposchkin propuso por primera vez en su tesis doctoral que las estrellas están hechas principalmente de hidrógeno y helio.[34]​ Los espectros de las estrellas fueron entendidos más a fondo a través de los avances en la física cuántica. Esto permitió determinar la composición química de la atmósfera estelar.[35]

Con la excepción de las supernovas, las estrellas individuales han sido observadas principalmente en el Grupo Local,[36]​ y especialmente en la parte visible de la Vía Láctea (como lo demuestran los detallados catálogos de estrellas disponibles para nuestra galaxia).[37]​ Pero se han observado algunas estrellas en la galaxia M100 del cúmulo de Virgo, a unos 100 millones de años luz de la Tierra.[38]​ En el Supercúmulo Local es posible ver cúmulos de estrellas, y los telescopios actuales podrían, en principio, observar estrellas individuales débiles en el Grupo Local[39]​ (ver Cefeidas). Sin embargo, fuera del Supercúmulo local de galaxias, no se han observado ni estrellas ni cúmulos de estrellas. La única excepción es una débil imagen de un gran cúmulo estelar que contiene cientos de miles de estrellas situadas a una distancia de un billón de años luz,[40]​ diez veces más lejos del grupo de estrellas más distante observado anteriormente.

Designaciones

 
Esta vista contiene las estrellas azules conocidas como «rezagadas azules», para su localización aparente en el diagrama de Hertzsprung-Russell

El concepto de constelación ya era conocido durante el período babilónico. Los antiguos observadores del cielo imaginaron que la disposición de las estrellas destacadas formaba dibujos, y los asociaron con aspectos particulares de la naturaleza o de sus mitos. Doce de estas formaciones estaban situadas a lo largo del plano de la eclíptica y se convirtieron en la base de la astrología.[41]​ Muchas de las estrellas individuales más prominentes también recibieron nombres, particularmente con designaciones árabes o latinas.

Así como ciertas constelaciones y el Sol mismo, las estrellas individuales tienen sus propios mitos.[42]​ Para los antiguos griegos, algunas «estrellas», conocidas como planetas (griego πλανήτης (planētēs, que significa «vagabundo»), representaban varias deidades importantes, de las cuales se tomaron los nombres de los planetas Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.[42]​ (Urano y Neptuno también eran dioses griegos y romanos, pero ninguno de los dos fue conocido en la antigüedad debido a su bajo brillo y sus nombres fueron asignados por astrónomos posteriores).

Hacia 1600 los nombres de las constelaciones se usaron para nombrar las estrellas en las regiones correspondientes del cielo. El astrónomo alemán Johann Bayer creó una serie de mapas estelares y aplicó letras griegas como designaciones de las estrellas en cada constelación. Más tarde fue inventado un sistema de numeración basado en la ascensión recta de la estrella y se agregó al catálogo de estrellas de John Flamsteed en su libro Historia coelestis Britannica (la edición de 1712), por lo que este sistema de numeración llegó a llamarse denominación de Flamsteed o numeración de Flamsteed.[43][44]

La única autoridad internacionalmente reconocida para designar los cuerpos celestes es la Unión Astronómica Internacional (IAU).[45]​ Esta asociación mantiene el Grupo de Trabajo sobre Nombres de Estrellas (WGSN)[46]​ que cataloga y normaliza los nombres propios de las estrellas. Diversas compañías privadas venden nombres de estrellas, lo que la Biblioteca Británica llama una empresa comercial no regulada.[47][48]​ La AIU se ha desvinculado de esta práctica comercial y estos nombres no son reconocidos ni por la IAU, ni por los astrónomos profesionales ni por la comunidad de astrónomos aficionados.[49]​ Una de esas firmas es International Star Registry (Registro Internacional de Estrellas), que durante la década de 1980 fue acusada de prácticas engañosas por hacer parecer que el nombre asignado era oficial. Esta práctica de ISR, ahora interrumpida, fue informalmente etiquetada como una estafa y un fraude,[50][51][52][53]​ y el Departamento de Asuntos del Consumidor de la Ciudad de Nueva York emitió una advertencia contra ISR por involucrarse en una práctica comercial engañosa.[54][55]

Unidades de medida

Aunque los parámetros estelares puedan expresarse en unidades SI o unidades CGS, muchas veces es más conveniente expresar la masa, la luminosidad y el radio en unidades solares, sobre la base de las características del Sol. En el año 2015 la UAI definió un conjunto de valores nominales solares (definidos como constantes SI, sin incertidumbres) que pueden ser utilizados para citar parámetros estelares:

luminosidad solar nominal: L = 3.828 × 1026 W [56]
radio solar nominal R = 6.957 × 108 m [56]

La masa solar M no fue definida explícitamente por la UAI debido a la gran incertidumbre relativa (10−4) de la constante gravitatoria newtoniana G. Sin embargo, dado que el producto de la constante gravitatoria newtoniana y la masa solar conjunta (GM) ha sido determinado con una precisión mucho mayor, la IAU definió el parámetro de masa solar nominal como:

parámetro de masa solar: GM = 1.3271244 × 1020 m³ s−2 [56]

Sin embargo se puede combinar el parámetro de masa solar nominal con la estimación CODATA más reciente (2014) de la constante gravitatoria newtoniana G para obtener una masa solar de aproximadamente 1.9885 × 1030 kg. Aunque los valores exactos de la luminosidad, el radio, el parámetro de masa y la masa pueden variar ligeramente en el futuro debido a las incertidumbres observacionales, las constantes nominales de IAU de 2015 seguirán siendo los mismos valores SI, ya que siguen siendo útiles para citar parámetros estelares.

Las longitudes grandes, como el radio de una estrella gigante o el eje semi-mayor de un sistema estelar binario, se expresan muchas veces en términos de la unidad astronómica —aproximadamente igual a la distancia media entre la Tierra y el Sol (150 millones de km o aproximadamente 93 millones de millas)—. En 2012 la AIU definió la constante astronómica como una longitud exacta en metros: 149 597 870 700 m.[56]

Formación y evolución de las estrellas

 
Evolución estelar de estrellas de baja masa (ciclo izquierdo) y alta masa (ciclo derecho), con ejemplos en cursiva

Las estrellas se condensan en las regiones del espacio de mayor densidad, aunque esas regiones son menos densas que el interior de una cámara de vacío. Dichas regiones, conocidas como nubes moleculares, consisten principalmente en hidrógeno, con alrededor de 23 a 28 por ciento de helio y algunos elementos más pesados. Un ejemplo de estas regiones de formación de estrellas es la Nebulosa de Orión.[57]​ La mayoría de las estrellas se forman en grupos de decenas a cientos de miles de estrellas.[58]

Las estrellas masivas de estos grupos pueden iluminar poderosamente esas nubes, ionizar el hidrógeno y crear regiones H II. Tales efectos de retroalimentación, a partir de la formación estelar, pueden finalmente interrumpir la nube e impedir la formación de estrellas adicionales.

Todas las estrellas pasan la mayor parte de su existencia como estrellas de la secuencia principal, alimentadas sobre todo por la fusión nuclear del hidrógeno en el helio dentro de sus núcleos. Sin embargo las estrellas de diferentes masas tienen propiedades marcadamente diferentes en varias etapas de su desarrollo. El destino final de las estrellas más masivas difiere del de las estrellas menos masivas, al igual que sus luminosidades y el impacto que tienen en su entorno, por lo que los astrónomos suelen agrupar las estrellas por su masa:[59]

  • Estrellas de masa muy baja, con masas por debajo de 0,5 M, son completamente convectivas y distribuyen helio uniformemente por toda la estrella mientras están en la secuencia principal. Por lo tanto, nunca se someten a la quema del revestimiento ni se convierten en gigantes rojas sino que dejan de fusionarse y pasan a ser enanas blancas de helio, enfriándose lentamente después de agotar su hidrógeno.[60]​ Sin embargo, como la vida de las estrellas 0.5 M es más larga que la edad del universo, ninguna de esas estrellas ha alcanzado la etapa de enana blanca.
  • Estrellas de masa baja (entre las que se incluye el Sol), con una masa entre 0,5 M y 1,8-2,5 M dependiendo de la composición, se convierten en gigantes rojas a medida que su núcleo de hidrógeno se agota y comienzan a quemar helio en el núcleo en un flash de helio; desarrollan un núcleo de carbono-oxígeno, degenerado más tarde en la rama asintótica gigante; finalmente se deshacen de su capa exterior como una nebulosa planetaria y dejan atrás su núcleo en forma de una enana blanca.
  • Estrellas de masa intermedia, entre 1,8-2,5 M y 5-10 M, pasan a través de etapas evolutivas similares a las estrellas de baja masa, pero después de un período relativamente corto en el apelotonamiento rojo se enciende el helio sin flash y pasan por un período prolongado en el apelotonamiento rojo antes de formar un núcleo de carbono-oxígeno degenerado.
  • Estrellas masivas, generalmente tienen una masa mínima de 7-10 M (posiblemente tan baja como 5-6 M). Después de agotar el hidrógeno en el núcleo, estas estrellas se convierten en supergigantes y pasan a fusionar elementos más pesados que el helio. Terminan su vida cuando sus núcleos colapsan y explotan como supernovas.

Formación de estrellas

La formación de una estrella comienza con la inestabilidad gravitacional dentro de una nube molecular causada por regiones de mayor densidad —muchas veces desencadenada por la compresión de las nubes por radiación de estrellas masivas, por la expansión de burbujas en el medio interestelar, por la colisión de diferentes nubes moleculares o por la colisión de galaxias (como en una galaxia con brote estelar)—.[61][62]​ Cuando una región alcanza una densidad suficiente de materia como para satisfacer los criterios de la inestabilidad de Jeans, comienza a colapsarse bajo su propia fuerza gravitatoria.[63]

 
Concepción artística del nacimiento de una estrella dentro de una densa nube molecular.

A medida que la nube colapsa, los conglomerados individuales de polvo denso y gas forman un "glóbulo de Bok". Cuando este colapsa y aumenta la densidad, la energía gravitacional se convierte en calor y aumenta la temperatura. Cuando la nube protoestelar ha alcanzado aproximadamente la condición estable del equilibrio hidrostático, se forma una protoestrella en el núcleo.[64]

Generalmente estas estrellas de la secuencia pre-principal están rodeadas por un disco protoplanetario y alimentadas principalmente por la conversión de energía gravitacional. Su período de contracción gravitacional dura alrededor de 10 a 15 millones de años.

 
Un grupo de aproximadamente 500 estrellas jóvenes se encuentra dentro de la próxima región de formación estelar W40.

Las estrellas tempranas de menos de 2 M se llaman estrellas T Tauri, mientras que aquellas con mayor masa son las estrellas Herbig Ae/Be. Estas estrellas recién formadas emiten chorros de gas a lo largo de su eje de rotación, lo que puede reducir el momento angular de la estrella colapsante y dar lugar a pequeñas manchas de nebulosidad conocidas como objetos Herbig-Haro.[65][66]​ Estos chorros, en combinación con la radiación de estrellas masivas cercanas, pueden ayudar a alejar la nube circundante de la cual se formó la estrella.[67]

Al principio de su desarrollo las estrellas T Tauri siguen la trayectoria de Hayashi: se contraen y disminuyen en luminosidad mientras permanecen aproximadamente a la misma temperatura.

Se observa que la mayoría de las estrellas forman parte de sistemas estelares binarios y las propiedades de estos sistemas son el resultado de las condiciones en las que se formaron.[68]

Una nube de gas debe perder su momento angular para colapsar y formar una estrella. La fragmentación de la nube en múltiples estrellas distribuye parte de ese momento angular. Estas interacciones tienden a dividir más los sistemas binarios separados (blandos), mientras también causan que los sistemas duros pasen a estar vinculados más estrechamente. Esto produce la separación de los sistemas binarios en sus dos distribuciones de poblaciones observadas.

Secuencia principal

Las estrellas consumen alrededor del 90 % de su existencia fusionando hidrógeno en helio a altas temperaturas y en reacciones de alta presión cerca del núcleo. Se afirma que dichas estrellas están en la secuencia principal, y se llaman estrellas enanas. A partir de la secuencia principal de la edad cero, la proporción de helio en el núcleo de una estrella aumentará constantemente, así como también la tasa de fusión nuclear en el núcleo también aumentará lentamente, al igual que la temperatura y luminosidad de la estrella.[69]​ El Sol, por ejemplo, se estima que ha aumentado en luminosidad en un 40 % desde que alcanzó la secuencia principal hace 4 600 millones (4.6 × 109) de años atrás.[70]

Cada estrella genera un viento estelar de partículas que causa un flujo continuo de gas hacia el espacio. Para la mayoría de las estrellas, la masa perdida es insignificante. El Sol pierde 10−14 M cada año,[71]​ o alrededor de 0.01% de su masa total durante toda su vida. Sin embargo las estrellas muy masivas pueden perder 10-7 a 10-5 M☉ cada año, lo que afecta significativamente a su evolución.[72]​ Las estrellas que comienzan con más de 50 M pueden perder más de la mitad de su masa total mientras están en la secuencia principal.[73]

 
Un ejemplo de un diagrama de Hertzsprung-Russell para un conjunto de estrellas que incluye el Sol (centro). (Ver "Clasificación"abajo.)

El tiempo que una estrella consume en la secuencia principal depende principalmente de la cantidad de combustible que tiene y de la velocidad a la que lo fusiona. Se espera que el Sol viva 10 mil millones (1010) años. Las estrellas masivas consumen su combustible muy rápidamente y son de corta vida. Las estrellas de baja masa consumen su combustible muy lentamente. Las estrellas de menos de 0,25 M, llamadas enanas rojas, son capaces de fusionar casi toda su masa, mientras que las estrellas de alrededor de 1 M solo pueden fusionar alrededor del 10 % de su masa. La combinación de su lento consumo de combustible y su suministro relativamente grande de combustible utilizable permite que las estrellas de baja masa duren alrededor de un billón (1012) años; las de más de 0,08 M durarán alrededor de 12 billones de años. Las enanas rojas se vuelven más calientes y luminosas cuando acumulan helio. Cuando finalmente se quedan sin hidrógeno, se contraen en una enana blanca y disminuye su temperatura.[60]​ Sin embargo, dado que la vida útil de estas estrellas es mayor que la edad actual del universo (13,8 mil millones de años), no se espera que las estrellas menores de aproximadamente 0,85 M[74]​ se hayan movido de la secuencia principal.

Además de la masa, los elementos más pesados que el helio pueden desempeñar un papel significativo en la evolución de las estrellas. Los astrónomos etiquetan todos los elementos más pesados que los "metales" de helio, y llaman metalicidad a la concentración química de estos elementos en una estrella. La metalicidad de una estrella puede influir en el tiempo que tarda la estrella en quemar su combustible y controla la formación de sus campos magnéticos,[75]​ lo que afecta a la fuerza de su viento estelar.[76]​ Las estrellas más viejas de la población II tienen sustancialmente menos metalicidad que las estrellas más jóvenes de la población I debido a la composición de las nubes moleculares de las que se formaron. Con el tiempo, tales nubes se enriquecen cada vez más en elementos más pesados a medida que las estrellas más viejas mueren y desprenden porciones de sus atmósferas.

Secuencia post principal

A medida que las estrellas de al menos 0,4 M[4]​ agotan su suministro de hidrógeno en su núcleo, comienzan a fusionar hidrógeno en una zona fuera del núcleo de helio. Sus capas externas se expanden y se refrescan enormemente a medida que forman una gigante roja. En unos 5000 millones de años, cuando el Sol entre en la fase de quema de helio, se expandirá hasta un radio máximo de aproximadamente 1 unidad astronómica (150 millones de kilómetros), 250 veces su tamaño actual y perderá el 30 % de su masa actual.[77][78]

A medida que la combustión de la capa de hidrógeno produce más helio, el núcleo aumenta en masa y temperatura. En una gigante roja de hasta 2,25 M, la masa del núcleo de helio se degenera antes de la fusión de helio. Finalmente, cuando la temperatura aumenta lo suficiente, comienza de manera explosiva la fusión de helio en lo que se llama un flash de helio, y la estrella se contrae rápidamente en radio, aumenta su temperatura superficial y se mueve a la rama horizontal del diagrama HR. Para las estrellas más masivas, la fusión del núcleo de helio comienza antes de que el núcleo se degenere, y la estrella pasa algún tiempo en el apelotonamiento rojo, quemando helio lentamente antes de que la envoltura convectiva externa se colapse y la estrella se mueva a la rama horizontal.[6]

Después de que la estrella haya fusionado el helio de su núcleo, se fusiona el producto de carbono produciendo un núcleo caliente con una envoltura externa de helio de fusión. Entonces la estrella sigue una trayectoria evolutiva llamada rama asintótica gigante (AGB) que es paralela a la otra fase gigante roja descrita, pero con una luminosidad más alta. Las estrellas de AGB más masivas pueden experimentar un breve período de fusión de carbono antes de que el núcleo se degenere.

Estrellas masivas

Durante su fase de quema de helio, una estrella de más de nueve masas solares se expande para formar primero una supergigante azul y luego una roja. Las estrellas particularmente masivas pueden evolucionar a una estrella de Wolf-Rayet, caracterizada por espectros dominados por líneas de emisión de elementos más pesados que el hidrógeno que han alcanzado la superficie debido a la fuerte convección y a la intensa pérdida de masa.

Cuando el helio se agota en el núcleo de una estrella masiva, el núcleo se contrae y la temperatura y presión se elevan lo suficiente como para fusionar el carbono (véase proceso de combustión del carbono). Este proceso continúa, con las etapas sucesivas alimentadas por neón (ver proceso de combustión del neón), oxígeno (véase proceso de combustión del oxígeno) y silicio (véase proceso de combustión de silicio). Cerca del final de la vida de la estrella, la fusión continúa a lo largo de una serie de capas consecutivas dentro de una estrella masiva. Cada capa fusiona un elemento diferente; la capa más externa fusiona el hidrógeno, la siguiente fusiona el helio, y así sucesivamente.[79]

La etapa final se produce cuando una estrella masiva comienza a producir hierro. Dado que los núcleos de hierro están más estrechamente unidos que cualquier núcleo más pesado, cualquier fusión más allá del hierro no produce una liberación neta de energía. Tal proceso continúa en un grado muy limitado, pero consume energía. Del mismo modo, puesto que los núcleos están más estrechamente unidos que todos los núcleos más ligeros, dicha energía no puede ser liberada por fisión.[80]

Colapso

A medida que el núcleo de una estrella se contrae, aumenta la intensidad de la radiación de esa superficie, creando una presión de radiación tal en la capa externa del gas que empujará a esas capas, formando una nebulosa planetaria. Si lo que queda después de que la atmósfera exterior se haya desprendido sea inferior a 1,4 M, se reduce a un objeto relativamente pequeño. del tamaño de la Tierra, conocido como enana blanca. Las enanas blancas carecen de masa suficiente como para que se produzca una compresión gravitacional adicional.[81]​ La materia degenerada de electrones dentro de una enana blanca ya no es un plasma, a pesar de que las estrellas son generalmente conocidas como esferoides de plasma. Finalmente las enanas blancas se desvanecen en enanas negras durante un período de tiempo muy largo.

 
La Nebulosa del Cangrejo, restos de una supernova que fue observada por primera vez hacia el año 1050 d. C.

En las estrellas más grandes la fusión continúa hasta que el núcleo de hierro haya crecido tanto (más de 1,4 M) que ya no pueda soportar su propia masa. Este núcleo se colapsará de repente a medida que sus electrones sean impulsados a sus protones, formando neutrones, neutrinos y rayos gamma en una explosión de captura de electrones y desintegración beta inversa. La onda de choque formada por este repentino colapso hace que el resto de la estrella explote en una supernova. Estas se vuelven tan brillantes que pueden eclipsar brevemente a toda la galaxia natal de la estrella. Cuando ocurren dentro de la Vía Láctea, las supernovas han sido históricamente descritas por observadores a simple vista como "nuevas estrellas" donde aparentemente antes no existía ninguna .[82]

Una explosión de supernova expulsa las capas exteriores de la estrella dejando un remanente tal como la Nebulosa del Cangrejo.[82]​ El núcleo se comprime en una estrella de neutrones que a veces se manifiesta como púlsar o erupción de rayos X. En el caso de las estrellas más grandes el remanente es un agujero negro mayor de 4 M.[83]​ En una estrella de neutrones la materia está en un estado conocido como materia degenerada de neutrones, con una forma más exótica de materia degenerada, la materia QCD, presente posiblemente en el núcleo. Dentro de un agujero negro la materia se encuentra en un estado que no es posible entender actualmente.

En las capas externas desprendidas de estrellas moribundas se incluyen elementos pesados que pueden ser reciclados durante la formación de nuevas estrellas. Estos elementos pesados permiten la formación de planetas rocosos. El flujo de salida de las supernovas y el viento estelar de las grandes estrellas desempeñan un papel importante en la formación del medio interestelar.[82]

Estrellas binarias

La evolución posterior a la secuencia principal de las estrellas binarias puede ser significativamente diferente de la evolución de las estrellas individuales de la misma masa. Si las estrellas en un sistema binario son suficientemente cercanas, cuando una de las estrellas se expande para convertirse en una gigante roja puede desbordar su lóbulo de Roche, la región alrededor de una estrella donde el material está gravitacionalmente ligado a esa estrella, lo que lleva a la transferencia de material de una a otra. Cuando se traspasa el lóbulo de Roche puede producirse una variedad de fenómenos como estrellas binarias de contacto, binarias de envoltura común, variables cataclísmicas y supernovas del tipo Ia.

Agrupación y distribución estelar

 
Una estrella enana blanca en órbita alrededor de Sirio (impresión artística).

Las estrellas no se distribuyen uniformemente a través del universo sino que se agrupan normalmente en galaxias junto con el gas y el polvo interestelar. Una galaxia típica contiene cientos de miles de millones de estrellas, y hay más de 100 mil millones (1011) de galaxias en el universo observable.[84]​ En 2010, una estimación del número de estrellas en el universo observable fue de casi un tercio de cuatrillón (3 × 1023).[85]​ Aunque a menudo se cree que las estrellas solo existen dentro de las galaxias, se han descubierto estrellas intergalácticas.[86]

Un sistema multiestelar consiste en dos o más estrellas ligadas gravitacionalmente que orbitan entre sí. El sistema multiestelar más simple y más común es una estrella binaria, pero también se encuentran sistemas de tres o más estrellas. Por razones de estabilidad orbital, tales sistemas de múltiples estrellas se organizan muchas veces en conjuntos jerárquicos de estrellas binarias.[87]​ También existen grupos más grandes, llamados cúmulos estelares, que van desde asociaciones estelares sueltas con solo unas cuantas estrellas hasta enormes cúmulos globulares con cientos de miles de estrellas. Tales sistemas orbitan su galaxia de acogida.

Desde hace mucho tiempo se ha asumido que la mayoría de las estrellas se encuentran en los sistemas de múltiples estrellas ligadas gravitacionalmente. Esto es particularmente cierto para estrellas de clase O y B muy masivas, donde se cree que el 80 % de las estrellas son parte de sistemas de múltiples estrellas. La proporción de sistemas de una sola estrella aumenta con la disminución de la masa estelar, de modo que se sabe que solo el 25 % de las enanas rojas tienen compañeras estelares. Debido a que el 85 % de todas las estrellas son enanas rojas, la mayoría de las estrellas en la Vía Láctea son posiblemente únicas desde su nacimiento.[88]

La estrella más cercana a la Tierra, aparte del Sol, es Próxima Centauri, que está a 39,9 billones de kilómetros, o 4,2 años luz. Viajando a la velocidad orbital del transbordador espacial (8 kilómetros por segundo, casi 30 000 kilómetros por hora), se tardaría unos 150 000 años en llegar.[89]​ Esto es típico de separaciones estelares en discos galácticos.[90]​ Las estrellas pueden estar mucho más cercanas entre sí en los centros de las galaxias y en los cúmulos globulares, o mucho más lejos en los halos galácticos.

Debido a las distancias relativamente grandes entre las estrellas fuera del núcleo galáctico, se cree que las colisiones entre estrellas son raras. En regiones más densas como el núcleo de los cúmulos globulares o el centro galáctico, las colisiones pueden ser más comunes.[91]​ Tales colisiones pueden producir lo que se conoce como rezagadas azules. Estas estrellas anómalas tienen una temperatura superficial más alta que las otras estrellas de la secuencia principal con la misma luminosidad del cúmulo al que pertenecen.[92]

Estrellas ligadas

Las estrellas pueden estar ligadas gravitacionalmente unas con otras formando sistemas estelares binarios, ternarios o agrupaciones aún mayores. Una fracción alta de las estrellas del disco de la Vía Láctea pertenecen a sistemas binarios; el porcentaje es cercano al 90 % para estrellas masivas[93]​ y desciende hasta el 50 % para estrellas de masa baja.[94]​ Otras veces, las estrellas se agrupan en grandes concentraciones que van desde las decenas hasta los centenares de miles o incluso millones de estrellas, formando los denominados cúmulos estelares. Estos cúmulos pueden deberse a variaciones en el campo gravitacional galáctico o bien pueden ser fruto de brotes de formación estelar (se sabe que la mayoría de las estrellas se forman en grupos). Tradicionalmente, en la Vía Láctea se distinguían dos tipos: (1) los cúmulos globulares, que son viejos, se encuentran en el halo y contienen de centenares de miles a millones de estrellas y (2) los cúmulos abiertos, que son de formación reciente, se encuentran en el disco y contienen un número menor de estrellas. Desde finales del siglo XX esa clasificación ha sido cuestionada al descubrirse en el disco de la Vía Láctea cúmulos estelares jóvenes como Westerlund 1 o NGC 3603 con un número de estrellas similar al de un cúmulo globular. Esos cúmulos masivos y jóvenes se encuentran también en otras galaxias; algunos ejemplos son 30 Doradus en la Gran Nube de Magallanes y NGC 4214-I-A en NGC 4214.

Estrellas aisladas

No todas las estrellas mantienen uniones gravitatorias estables; algunas, igual que el Sol, viajan solitarias, separándose mucho de la agrupación estelar en la que se formaron. Estas estrellas aisladas responden tan solo al campo gravitatorio global constituido por la superposición de los campos del total de objetos de la galaxia: agujeros negros, estrellas, objetos compactos y gas interestelar.

Distribución estelar

Normalmente las estrellas no están distribuidas uniformemente en el universo, a pesar de lo que pueda parecer a simple vista, sino agrupadas en galaxias. Una galaxia espiral típica, como la Vía Láctea, contiene cientos de miles de millones de estrellas agrupadas, la mayoría, en el estrecho plano galáctico. El cielo nocturno terrestre aparece homogéneo a simple vista porque solo es posible observar una región muy localizada del plano galáctico. Extrapolando de lo observado en la vecindad del sistema solar, se puede decir que la mayor parte de las estrellas se concentran en el disco galáctico y dentro de este en una región central, el bulbo galáctico, que se sitúa en la constelación de Sagitario.

Navegación y posicionamiento estelar

A pesar de las enormes distancias que separan a las estrellas, desde la perspectiva terrestre sus posiciones relativas parecen fijas en el firmamento. Gracias a la precisión de sus posiciones, «son de gran utilidad para la navegación, para la orientación de los astronautas en las naves espaciales y para identificar otros astros» (The American Encyclopedia). Las estrellas fueron la única forma que tuvieron los marinos para situarse en alta mar hasta el advenimiento de los sistemas electrónicos de posicionamiento hacia mediados del siglo XX. Véase Estrella (náutica).

Características

 
Algunas de las estrellas conocidas con sus colores aparentes y tamaños relativos.

Casi todo lo relacionado con una estrella está determinado por su masa inicial, incluyendo características tales como su luminosidad, tamaño, evolución, vida útil y destino final.

Edad

La mayor parte de las estrellas tienen entre 1000 y 11 000 millones de años de antigüedad. Algunas estrellas pueden incluso estar cerca de los 13 800 millones de años, la edad observada del universo. La estrella más antigua descubierta hasta ahora, HD 140283, apodada estrella de Matusalén, tiene una edad estimada de 14,46 ± 0,8 billones de años.[95]​ (Debido a la incertidumbre en el valor, esta edad para la estrella no entra en conflicto con la edad del Universo, determinada por el satélite Planck como 13 799 ± 0.021).[95][96]

Cuanto más masiva es la estrella, más corta es su vida, principalmente porque las estrellas masivas tienen una mayor presión sobre sus núcleos, lo que hace que quemen el hidrógeno más rápidamente. Las estrellas más masivas duran un promedio de unos pocos millones de años, mientras que las estrellas de masa mínima (enanas rojas) queman su combustible muy lentamente y pueden durar de decenas a cientos de miles de millones de años.[97][98]

Composición química

Cuando se forman estrellas en la actual galaxia de la Vía Láctea, están compuestas por un 71 % de hidrógeno y un 27 % de helio,[99]​ medido en masa, con una pequeña fracción de elementos más pesados. Típicamente, la porción de elementos pesados se mide en términos del contenido de hierro de la atmósfera estelar, ya que el hierro es un elemento común y sus líneas de absorción son relativamente fáciles de medir. La porción de elementos más pesados puede ser un indicador de la probabilidad de que la estrella tenga un sistema planetario.[100]

La estrella con el contenido de hierro más bajo jamás medido es la enana HE1327-2326, con solo 1 / 200 000º del contenido de hierro del Sol.[101]​ Por el contrario, la estrella rica en el super-metal μ Leonis tiene casi el doble de abundancia de hierro que el Sol, mientras que la estrella planetaria 14 Herculis tiene casi el triple del hierro.[102]

También existen estrellas químicamente peculiares que muestran abundancias inusuales de ciertos elementos en su espectro, especialmente cromo y tierras raras.[103]​ Las estrellas con atmósferas exteriores más frías, incluido el Sol, pueden formar varias moléculas diatómicas y poliatómicas.[104]

Diámetro

 
Las estrellas varían ampliamente en tamaño. En cada imagen de la secuencia, el objeto más a la derecha aparece como el objeto más a la izquierda en el siguiente panel. La Tierra aparece a la derecha en el panel 1 y el Sol es el segundo en el panel 3 desde la derecha. En el panel 6, la estrella más a la derecha es UY Scuti, la estrella más grande conocida.

Debido a su gran distancia de la Tierra, todas las estrellas excepto el Sol aparecen a simple vista como puntos brillantes en el cielo nocturno que titilan debido al efecto de la atmósfera de la Tierra. El Sol es también una estrella, pero está lo suficientemente cerca de la Tierra como para aparecer como un disco y proporcionar la luz natural. Aparte del Sol, la estrella con el mayor tamaño aparente es R Doradus, con un diámetro angular de solo 0,057 segundos de arco.[105]

Los discos de la mayoría de las estrellas son demasiado pequeños en tamaño angular como para ser observados con los actuales telescopios ópticos terrestres, por lo que se requieren telescopios interferómetricos para obtener imágenes de estos objetos. Otra técnica para medir el tamaño angular de las estrellas es a través de la ocultación. Mediante la medición exacta de la caída del brillo de una estrella que va siendo ocultada por la Luna (o el aumento de brillo cuando reaparece), se puede calcular su diámetro angular.[106]

El tamaño de las estrellas varía desde de las estrellas de neutrones, que tienen de 20 a 40 km de diámetro, hasta las supergigantes como Betelgeuse en la constelación de Orión, con un diámetro aproximadamente 1070 veces el del Sol —alrededor de 1 490 171 880 km (925 949 878 mi)— aunque con una densidad mucho más baja que el Sol.[107]

Cinemática

 
Las Pléyades, un cúmulo abierto de estrellas en la constelación de Tauro. Estas estrellas comparten un movimiento común a través del espacio.[108]

El movimiento de una estrella en relación con el Sol puede proporcionar información útil sobre el origen y la edad de una estrella, así como sobre la estructura y evolución de la galaxia circundante. Los componentes del movimiento de una estrella consisten en la velocidad radial hacia o desde el Sol, y el movimiento angular transversal, que se denomina movimiento propio.

La velocidad radial se mide por el desplazamiento Doppler de las líneas espectrales de la estrella y se da en unidades de km/s. El movimiento propio de una estrella, su paralaje, está determinado por mediciones astrométricas precisas en unidades de mili-segundos de arco (mas, por sus siglas en inglés) por año. Conociendo el paralaje de la estrella y su distancia, se puede calcular la velocidad de movimiento propio. Junto con la velocidad radial se puede calcular la velocidad total. Es probable que las estrellas con altas tasas de movimiento propio estén relativamente cerca del Sol, lo que las convierte en buenas candidatas para las mediciones de paralaje.[109]

Cuando se conocen ambas velocidades de movimiento, se puede calcular la velocidad espacial de la estrella en relación con el Sol o la galaxia. Entre las estrellas cercanas, se ha encontrado que por lo general las estrellas más jóvenes de la población I tienen velocidades más bajas que las estrellas más viejas de la población II.[110]​ La comparación de la cinemática de las estrellas cercanas permitió a los astrónomos trazar su origen a puntos comunes en nubes moleculares gigantes, y se denominan asociaciones estelares.[111]

Campo magnético

 
Campo magnético superficial de SU Aur (una estrella joven de tipo T Tauri), reconstruida por medio de imágenes Zeeman-Doppler

El campo magnético de una estrella se genera dentro de las regiones del interior donde ocurre la circulación convectiva. Este movimiento del plasma conductor funciona como una dinamo, donde el movimiento de las cargas eléctricas induce campos magnéticos, al igual que una dinamo mecánica. Esos campos magnéticos tienen un gran alcance que se extiende a través y más allá de la estrella. La intensidad del campo magnético varía con la masa y composición de la estrella, y la cantidad de actividad superficial magnética depende de la velocidad de rotación de la estrella. Esta actividad superficial produce manchas estelares, que son regiones de campos magnéticos fuertes con temperaturas superficiales inferiores a las normales. Los bucles coronales arquean las líneas de flujo del campo magnético que se elevan de la superficie de una estrella a la atmósfera exterior de la misma, su corona. Los bucles coronales se pueden ver debido al plasma que conducen por toda su longitud. Las erupciones estelares son explosiones de partículas de alta energía que se emiten debido a la misma actividad magnética.[112]

Las estrellas jóvenes que giran rápidamente tienden a tener altos niveles de actividad superficial debido a su campo magnético. El campo magnético puede actuar sobre el viento estelar de una estrella, funcionando como un freno que disminuye gradualmente y con el tiempo la velocidad de rotación. Así, las estrellas más viejas como el Sol tienen una velocidad de rotación mucho más lenta y un nivel más bajo de actividad superficial. Los niveles de actividad de las estrellas que giran lentamente tienden a variar de una manera cíclica y pueden interrumpirse por completo por periodos de tiempo.[113]​ Por ejemplo, durante el Mínimo de Maunder, el Sol sufrió un período de 70 años sin casi ninguna actividad de manchas solares.

Masa

Una de las estrellas más masivas conocidas es Eta Carinae,[114]​ que, con 100-150 veces más masa que el Sol, tendrá una vida de solo varios millones de años. Los estudios de los cúmulos abiertos más masivos sugieren 150 M como límite superior para las estrellas en la era actual del universo.[115]​ Esto representa un valor empírico para el límite teórico sobre la masa de estrellas en formación debido a la creciente presión de radiación sobre la nube de gas de acreción. Se han medido varias estrellas en el cúmulo R136 en la Gran Nube de Magallanes con masas más grandes,[116]​ pero se ha determinado que podrían haber sido creadas a través de la colisión y fusión de estrellas masivas en sistemas binarios cercanos, evitando el límite de 150 M en la formación de estrellas masivas.[117]

 
La nebulosa de reflexión NGC 1999 está brillantemente iluminada por V380 Orionis (centro), una estrella variable con aproximadamente 3,5&nbsp veces la masa del Sol. El remiendo negro del cielo es un agujero enorme del espacio vacío y no de una nebulosa oscura como se pensaba previamente.

Las primeras estrellas que se formaron después del Big Bang pudieron haber sido más grandes, hasta 300 M,[118]​ debido a la ausencia completa de elementos más pesados que el litio en su composición. Es probable que esta generación de estrellas supermasivas de la población III haya existido en el universo muy temprano (es decir, se observa que tienen un alto desplazamiento al rojo) y puede haber comenzado la producción de elementos químicos más pesados que el hidrógeno que son necesarios para la posterior formación de planetas y vida. En junio de 2015, los astrónomos informaron de la evidencia de estrellas de la población III en la galaxia Cosmos Redshift 7 en = 6,60.[119][120]

Con una masa solo 80 veces mayor que la de Júpiter (MJ), 2MASS J0523-1403 es la estrella más pequeña conocida que experimenta fusión nuclear en su núcleo.[121]​ Para las estrellas con metalicidad similar a la del Sol, la masa mínima teórica que la estrella puede tener y todavía sufrir fusión en el núcleo, se estima que es de unos 75MJ.[122][123]​ Sin embargo, cuando la metalicidad es muy baja, el tamaño mínimo de las estrellas parece ser alrededor del 8,3 % de la masa solar, o alrededor de 87MJ.[123][124]​ Los cuerpos más pequeños llamados enanas marrones, ocupan un área gris mal definida entre las estrellas y los gigantes gaseosos.

La combinación del radio y la masa de una estrella determina su gravedad superficial. Las estrellas gigantes tienen una gravedad superficial mucho menor que las estrellas de la secuencia principal, mientras que lo contrario es el caso de las estrellas degeneradas y compactas como las enanas blancas. La gravedad superficial puede influir en la aparición del espectro de una estrella, con mayor gravedad causando un ensanchamiento de las líneas de absorción.[35]

Rotación

La velocidad de rotación de las estrellas se puede determinar a través de la medición espectroscópica, o más exactamente mediante el seguimiento de sus manchas estelares. Las estrellas jóvenes pueden tener una rotación de más de 100 km/s en el ecuador. Por ejemplo, la estrella de la clase B Achernar tiene una velocidad ecuatorial de unos 225 km/s o más, lo que hace que su ecuador sobresalga hacia fuera y le da un diámetro ecuatorial que es más del 50 % mayor que entre los polos. Esta velocidad de rotación está justo por debajo de la velocidad crítica de 300 km/s, velocidad a la que la estrella se rompería.[125]​ Por el contrario, el Sol gira una vez cada 25-35 días, dependiendo de la latitud, con una velocidad ecuatorial de 1994 km/s. El campo magnético de una estrella de secuencia principal y el viento estelar sirven para ralentizar su rotación en una cantidad significativa a medida que evoluciona en la secuencia principal.[126]

Las estrellas degeneradas se han contraído en una masa compacta, dando como resultado una velocidad de rotación rápida. Sin embargo, tienen tasas de rotación relativamente bajas en comparación con lo que cabría esperar por la conservación del momento angular: la tendencia de un cuerpo giratorio a compensar una contracción del tamaño aumentando su velocidad de giro. Una gran parte del momento angular de la estrella se disipa como resultado de la pérdida de masa mediante el viento estelar.[127]​ A pesar de esto, la velocidad de rotación de un púlsar puede ser muy rápida. Por ejemplo, el púlsar en el corazón de la nebulosa del Cangrejo gira 30 veces por segundo.[128]​ La velocidad de rotación del púlsar disminuirá gradualmente debido a la emisión de radiación.

Temperatura

La temperatura superficial de una estrella de la secuencia principal está determinada por la velocidad de producción de energía de su núcleo y por su radio, y por lo general se calcula a partir del índice de color de la estrella.[129]​ La temperatura se da normalmente en términos de una temperatura efectiva, que es la temperatura de un cuerpo negro idealizado que irradia su energía a la misma luminosidad por área de superficie que la estrella.[130]​ La temperatura en la región central de una estrella es de varios millones de grados kelvin.[131]

La temperatura estelar determinará la velocidad de ionización de diversos elementos, dando lugar a líneas de absorción características en el espectro. La temperatura superficial de una estrella, junto con su magnitud absoluta visual y las características de absorción, se utilizan para clasificar una estrella (véase clasificación abajo).[35]

Las estrellas más grandes de la secuencia principal pueden tener temperaturas superficiales de 50 000 K. Las estrellas más pequeñas tales como el Sol tienen temperaturas superficiales de algunos miles de K. Los gigantes rojos tienen temperaturas superficiales relativamente bajas, de cerca de 3600 K; pero también tienen una alta luminosidad debido a su gran superficie exterior.[132]

Radiación

La energía producida por las estrellas, producto de la fusión nuclear, se irradia al espacio tanto como radiación electromagnética como radiación de partículas. Esta última, emitida por una estrella, se manifiesta como el viento estelar,[133]​ que fluye desde las capas externas en forma de protones cargados eléctricamente y partículas alfa y beta. Aunque casi sin masa, también existe un flujo constante de neutrinos que emanan del núcleo de la estrella.

La producción de energía en el núcleo es la razón por la cual las estrellas brillan tan intensamente: cada vez que dos o más núcleos atómicos se fusionan para formar un único núcleo atómico de un nuevo elemento más pesado, se liberan fotones de rayos gamma, producto de la fusión nuclear. Esta energía se convierte en otras formas de energía electromagnética de menor frecuencia, como la luz visible cuando alcanza las capas exteriores de la estrella.

El color de una estrella, determinado por la frecuencia más intensa de la luz visible, depende de la temperatura de las capas exteriores de la estrella, incluida su fotosfera.[134]​ Además de la luz visible, las estrellas también emiten formas de radiación electromagnética que son invisibles para el ojo humano. De hecho, la radiación electromagnética estelar abarca todo el espectro electromagnético, desde las longitudes de onda más largas de las ondas de radio pasando por el infrarrojo, la luz visible y la ultravioleta, hasta las más cortas de los rayos X y los rayos gamma. Desde el punto de vista de la energía total emitida por una estrella, no todos los componentes de la radiación electromagnética estelar son significativos, pero todas las frecuencias proporcionan una visión de la física de la estrella.

Usando el espectro estelar, los astrónomos pueden también determinar la temperatura superficial, la gravedad superficial, la metalicidad y la velocidad de rotación de una estrella. Si se encuentra la distancia de la estrella, tal como midiendo el paralaje, entonces se puede derivar la luminosidad de la estrella. La masa, el radio, la gravedad de la superficie y el período de rotación pueden estimarse a partir de modelos estelares. (La masa se puede calcular para las estrellas en sistemas binarios midiendo sus velocidades orbitales y las distancias. Se ha utilizado la microlente gravitacional para medir la masa individual de una estrella.[135]​) Con estos parámetros, los astrónomos también pueden estimar la edad de la estrella.[136]

Luminosidad

La luminosidad de una estrella es la cantidad de luz y otras formas de energía radiante irradiada por unidad de tiempo. Cuenta con unidades de potencia. La luminosidad de una estrella está determinada por su radio y temperatura superficial. Muchas estrellas no irradian uniformemente en toda su superficie. Por ejemplo, la estrella de rotación rápida Vega tiene un flujo de energía más alto (potencia por unidad de área) en sus polos que a lo largo de su ecuador.[137]

Las manchas superficiales de una estrella con temperatura más baja y luminosidad que el promedio se conocen como manchas estelares. Por lo general, las estrellas pequeñas y enanas, como nuestro Sol, tienen manchas esencialmente sin rasgos con solo pequeñas manchas. Por el contrario, las estrellas gigantes presentan manchas estelares mucho más grandes y más evidentes,[138]​ y también exhiben una fuerte oscurecimiento del limbo estelar. Es decir, el brillo disminuye hacia el borde del disco estelar.[139]​ Las estrellas fulgurantes enanas rojas tales como UV Ceti pueden también poseer prominentes manchas características.[140]

Magnitud

El brillo aparente de una estrella se expresa en términos de su magnitud aparente. Es una función de la luminosidad de la estrella, su distancia de la Tierra, y la alteración de la luz de la estrella mientras que pasa a través de la atmósfera de la Tierra. La magnitud intrínseca o absoluta está directamente relacionada con la luminosidad de la estrella, y es la magnitud aparente de una estrella si la distancia entre la Tierra y la estrella fuera de 10 parsecs (32,6 años luz).

Número de estrellas más brillantes por magnitud
Aparente
magnitud
Número 
de estrellas[141]
0 4
1 15
2 48
3 171
4 513
5 1,602
6 4,800
7 14,000

Tanto las escalas de magnitud aparente como absoluta son unidades logarítmicas: una diferencia de número entero en magnitud es igual a una variación de brillo de aproximadamente 2,5 veces[142]​ (la raíz quinta de 100 o aproximadamente 2,512). Esto significa que una estrella de primera magnitud (+1.00) es aproximadamente 2,5 veces más brillante que una estrella de segunda magnitud (+2.00), y unas 100 veces más brillante que una estrella de sexta magnitud (+6.00). Las estrellas más débiles visibles a simple vista bajo condiciones visuales idóneas son de magnitud +6.

En las escalas tanto de magnitud aparente como absoluta, cuanto menor es el número de magnitud, más brillante es la estrella; por el contrario, cuanto mayor sea el número de magnitud, más débil será la estrella. Las estrellas más brillantes, en cualquier escala, tienen números de magnitudes negativas. La variación de brillo (ΔL) entre dos estrellas se calcula restando el número de magnitud de la estrella más brillante (mb) del número de magnitud de la estrella más débil (mf), utilizando la diferencia como exponente para el número de base 2,512; es decir:

 
 

En relación con la luminosidad y la distancia de la Tierra, la magnitud absoluta de una estrella (M) y la magnitud aparente (m) no son equivalentes;[142]​ Por ejemplo, la estrella brillante Sirio tiene una magnitud aparente de –1,44, pero tiene una magnitud absoluta de +1,41.

El Sol tiene una magnitud aparente de —26,7, pero su magnitud absoluta es solo +4,83. Sirio, la estrella más brillante del cielo nocturno vista desde la Tierra, es aproximadamente 23 veces más luminosa que el Sol, mientras que Canopus, la segunda estrella más brillante del cielo nocturno con una magnitud absoluta de –5,53, es aproximadamente 14 000 veces más luminosa que el Sol. Sin embargo, aunque Canopus es mucho más luminosa que Sirio, esta aparece más brillante que Canopus. Esto se debe a que Sirio está a solo 8,6 años luz de la Tierra, mientras que Canopus está mucho más lejos, a una distancia de 310 años luz.

A partir de 2006 la estrella con la magnitud absoluta más alta conocida es LBV 1806-20, con una magnitud de –14,2. Esta estrella es al menos 5 000 000 de veces más luminosa que el Sol.[143]​ Las estrellas menos luminosas que se conocen a 2017 se encuentran en el cúmulo NGC 6397. Las enanas rojas más débiles en el cúmulo eran de magnitud 26, mientras que también fue descubierta una enana blanca de magnitud 28. Estas estrellas débiles son tan oscuras que su luz sería tan poco brillante como una vela de cumpleaños en la Luna vista desde la Tierra.[144]

Clasificación

 
Clasificación de las estrellas según la clasificación de Morgan Keenan.
Clasificación Color Temperatura (°C) Ejemplo
  W-O Azul 100000 Wolf Rayet
  B Blanco azulado 25 000 Spica
  A Blanco 11 500 Sirio
  F Blanco amarillento 7500 Canopus
  G Amarillo 6000 Sol
  K Anaranjado amarillento 4700 Arturo
  M Anaranjado 3000 Antares
  R Anaranjado rojizo 2600 CW Leonis
  N Rojo naranja 2000 Betelgeuse
  S Rojo 1400 u Andromedae

La primera clasificación estelar fue realizada por Hiparco de Nicea y preservada en la cultura occidental a través de Ptolomeo, en una obra llamada Almagesto. Este sistema clasificaba las estrellas por la intensidad de su brillo aparente visto desde la Tierra. Hiparco definió una escala decreciente de magnitudes, donde las estrellas más brillantes son de primera magnitud y las menos brillantes, casi invisibles a simple vista, son de sexta magnitud. Aunque ya no se emplea, constituyó la base para la clasificación actual.

El sistema de clasificación estelar actual se originó a principios del siglo XX, cuando las estrellas fueron clasificadas de la A hasta la Q con base en la fuerza de la línea de hidrógeno.[145]​ Se pensó que la resistencia de la línea de hidrógeno era una simple función lineal de la temperatura.Si bien era más complicado, se fortalecìa con el aumento de la temperatura, llegando a su máximo cerca de 9000 K, y luego disminuyendo a mayores temperaturas. Cuando se reordenaron las clasificaciones basándose en la temperatura, se asemejó más al esquema moderno.[146]

Además, las estrellas pueden clasificarse por los efectos de luminosidad que se encuentran en sus líneas espectrales, que corresponden a su tamaño espacial y están determinadas por su gravedad superficial. Estos van desde 0 (hipergigantes) a III (gigantes), a V (enanas de la secuencia principal); asimismo algunos autores agregan VII (enanas blancas). La mayoría de las estrellas pertenecen a la secuencia principal, que está constituida por estrellas ordinarias que queman hidrógeno.

Estos se dividen a lo largo de una banda estrecha, diagonal cuando representa gráficamente en función de su magnitud y espectral absoluta tipo.[147]

El Sol es una enana amarilla del tipo G2V de secuencia principal de temperatura intermedia y tamaño ordinario.

Existe una nomenclatura adicional, en forma de letras minúsculas añadidas al final del tipo espectral, con el propósito de indicar características peculiares del espectro. Por ejemplo, una "e" puede indicar la presencia de líneas de emisión; "m" representa niveles inusualmente altos de metales, y "var" puede significar variaciones en el tipo espectral.[147]

Las estrellas enanas blancas tienen su propia clase que comienza con la letra D. Esta se subdivide en las clases DA, DB, DC, DO, DZ y DQ, dependiendo de los tipos de líneas prominentes que se encuentran en el espectro. A esto le sigue un valor numérico que indica la temperatura.[148]

Clases de luminosidad

Clase Descripción
  0   Hipergigantes  
  Ia   Supergigantes Luminosas  
  Ib   Supergigantes
  II   Gigantes luminosas
  III   Gigantes
  IV   Sub-gigantes
  V   Enanas (Sol)
  VI   Sub-enanas
  VII   Enanas blancas

La clasificación de Harvard de tipos espectrales no determina unívocamente las características de una estrella. Estrellas con la misma temperatura pueden tener tamaños muy diferentes, lo que implica luminosidades también muy diferentes. Para distinguirlas se definieron, en Yerkes, las clases de luminosidad. En este sistema de clasificación se examina nuevamente el espectro estelar y se buscan líneas espectrales sensibles a la gravedad de la estrella. De este modo es posible estimar su tamaño.

Ambos sistemas de clasificación son complementarios.

Aproximadamente un 10 % de todas las estrellas son enanas blancas, un 70 % son estrellas de tipo M, un 10 % son estrellas de tipo K y un 4 % son estrellas tipo G como el Sol. Tan solo un 1 % de las estrellas son de mayor masa y tipos A y F. Las estrellas de Wolf-Rayet son extremadamente infrecuentes. Las enanas marrones, proyectos de estrellas que se quedaron a medias a causa de su pequeña masa, podrían ser muy abundantes pero su débil luminosidad impide realizar un censo apropiado.

Clasificación gravitacional de estrellas

Las estrellas pueden clasificarse de acuerdo a cuatro criterios gravitacionales instaurados por la Unión Astronómica Internacional en 2006. Esta clasificación estelar de la UAI es la más aceptada y comúnmente usada.

Clasificación por centro gravitacional estelar

El primer criterio es la presencia o ausencia de un centro gravitacional estelar, es decir si forman parte de un sistema estelar. Las estrellas que forman parte de un sistema estelar (presencia de centro gravitacional estelar) se denominan estrellas sistémicas. Las estrellas que no forman parte de un sistema estelar (ausencia de centro gravitacional estelar) se denominan estrellas solitarias.

Clasificación de estrellas sistémicas por posición

Las estrellas sistémicas (que forman parte de un sistema estelar) pueden ser a su vez de dos tipos. Las estrellas centrales son aquellas estrellas sistémicas que actúan como centro gravitacional de otras estrellas. Esto quiere decir que otras estrellas las orbitan. Las estrellas sistémicas que orbitan a una estrella central se denominan estrellas satélites.

Clasificación de estrellas por agrupación gravitacional

Esta clasificación de las estrellas se basa en distinguir dos tipos de estrellas dependiendo de si estas se agrupan con otras estrellas mediante fuerzas de atracción gravitacional. Esta clasificación refiere a dos tipos de estrellas (cumulares e independientes) de acuerdo a si se encuentran o no unidas a otras estrellas y, además, esta unión no se debe a la presencia de un centro gravitacional estelar; es decir, ninguna estrella gira alrededor de otra y sin embargo se encuentran unidas gravitacionalmente.

Las estrellas cumulares son aquellas que forman cúmulos estelares. Si el cúmulo es globular, las estrellas se atraen por gravedad (las estrellas se atraen mutuamente). Si el cúmulo es abierto, las estrellas se atraen por gravitación en donde el centro gravitacional es el centro de masa del cúmulo (las estrellas orbitan un centro gravitacional en común que las mantiene unidas). Las estrellas independientes son aquellas que no forman cúmulos estelares con ninguna otra estrella. Sin embargo hay estrellas independientes que sí forman parte de un sistema estelar pues orbitan estrellas o son centro de otras. Este sería el caso de estrellas sistémicas-independientes.

Clasificación de estrellas por sistema planetario

Las estrellas que forman parte de un sistema planetario se denominan estrellas planetarias, entendiéndose por sistema planetario al conjunto de la estrella o sistema estelar central y los distintos cuerpos celestes (planetas, asteroides, cometas) que orbitan a su alrededor. Por el contrario, se denomina estrellas únicas a las que no poseen otros cuerpos que las orbiten.

Estrellas variables

 
La apariencia asimétrica de Mira, una estrella variable oscilante.

Las estrellas variables tienen cambios periódicos o aleatorios en la luminosidad debido a propiedades intrínsecas o extrínsecas. De las estrellas intrínsecamente variables, los tipos primarios pueden subdividirse en tres grupos principales.

Durante su evolución estelar, algunas estrellas pasan por fases donde pueden convertirse en variables pulsantes. Las estrellas variables pulsantes varían en radio y luminosidad a lo largo del tiempo, expandiéndose y contrayéndose con períodos que van desde minutos a años, dependiendo del tamaño de la estrella. Esta categoría incluye a estrellas como las variables Cefeidas y similares a las Cefeidas, y variables de largo período, como Mira.[149]

Las variables eruptivas son estrellas que experimentan aumentos repentinos de luminosidad debido a erupciones o eventos de eyección de masa.[149]​ Este grupo incluye protoestrellas, estrellas de Wolf-Rayet y estrellas fulgurantes, así como también estrellas gigantes y supergigantes.

Las estrellas variables cataclísmicas o explosivas son aquellas que experimentan un cambio dramático en sus propiedades. Este grupo incluye las novas y las supernovas. Un sistema de estrellas binarias que incluya una enana blanca cercana puede producir ciertos tipos de estas espectaculares explosiones estelares, incluyendo la nova y una supernova tipo 1a.[6]​ La explosión se crea cuando la enana blanca acumula el hidrógeno de la estrella compañera, adquiriendo masa hasta que el hidrógeno experimenta fusión.[150]​ Algunas novas también son recurrentes, presentando brotes periódicos de amplitud moderada.[149]

Las estrellas también pueden variar en luminosidad debido a factores extrínsecos, tales como las binarias eclipsantes, así como estrellas giratorias que producen manchas extremas.[149]​ Un ejemplo notable de binaria eclipsante es Algol, que regularmente varía en magnitud de 2,3 a 3,5 durante un período de 2,87 días.

Estructura estelar

 
Estructuras internas de las estrellas de la secuencia principal, zonas de convección con ciclos de flecha y zonas radiactivas con destellos rojos. A la izquierda una enana roja de baja masa, en el centro una enana amarilla de tamaño medio, y, a la derecha, una estrella de secuencia principal azul-blanca masiva.

El interior de una estrella estable está en un estado de equilibrio hidrostático: las fuerzas sobre cualquier pequeño volumen se contrapesan casi exactamente entre sí. Las fuerzas equilibradas son la fuerza gravitacional hacia adentro y una fuerza hacia fuera debido al gradiente de presión dentro de la estrella. El gradiente de presión se establece mediante el gradiente de temperatura del plasma; la parte exterior de la estrella es más fría que el núcleo. La temperatura en el núcleo de una estrella de secuencia principal o estrella gigante es al menos del orden de 10K. La temperatura y la presión resultantes en el núcleo de combustión de hidrógeno de una estrella de secuencia principal son suficientes para que se produzca la fusión nuclear y para que se produzca suficiente energía para evitar un colapso adicional de la estrella.[151][152]

A medida que los núcleos atómicos se fusionan en el núcleo, emiten energía en forma de rayos gamma. Estos fotones interactúan con el plasma circundante, agregando a la energía térmica en el núcleo. Las estrellas de la secuencia principal convierten el hidrógeno en helio, creando una proporción lenta pero constante de helio en el núcleo. Finalmente el contenido de helio se vuelve predominante, y cesa la producción de energía en el núcleo. En cambio, para las estrellas de más de 0,4 M, la fusión se produce en una capa de expansión lenta alrededor del núcleo de helio degenerado.[153]

Además del equilibrio hidrostático, el interior de una estrella estable también mantendrá un balance energético de equilibrio térmico. Hay un gradiente de temperatura radial a través del interior que da lugar a un flujo de la energía que fluye hacia el exterior. El flujo saliente de energía que deja cualquier capa dentro de la estrella coincidirá exactamente con el flujo entrante desde abajo.

La zona de radiación es la región del interior estelar donde el flujo de energía hacia el exterior depende de la transferencia radiante de calor, ya que la transferencia de calor conectiva es ineficiente en esa zona. En esta región el plasma no será perturbado, y cualquier movimiento de masa se extinguirá. Sin embargo, si este no es el caso, entonces el plasma se vuelve inestable y se produce la convección, formando una zona convectiva . Esto puede ocurrir, por ejemplo, en regiones donde se producen flujos de energía muy elevados, como cerca del núcleo o en áreas con alta opacidad (haciendo ineficiente la transferencia radiativa de calor) como en el envolvente exterior.[152]

La ocurrecia de convección en la envoltura externa de una estrella de secuencia principal depende de la masa de la estrella. Las estrellas con varias veces la masa del Sol tienen una zona de convección profunda en el interior y una zona radiativa en las capas externas.[154]​ Las estrellas enanas rojas con menos de 0,4 M son convectivas en todas partes, lo que previene la acumulación de un núcleo de helio.[4]​ Para la mayoría de las estrellas, las zonas convectivas también varían con el tiempo, a medida que se modifican la edad y la constitución de las estrellas.[152]

 
Sección transversal del Sol

La fotosfera es la porción de una estrella que es visible para un observador. Esta es la capa en la que el plasma de la estrella se vuelve transparente a los fotones de luz. A partir de aquí, se libera la energía generada en el núcleo, para propagarse al espacio. Es dentro de la fotosfera donde aparecen manchas solares, regiones de temperatura inferior a la media.

Por encima del nivel de la fotosfera está la atmósfera estelar. En una estrella de secuencia principal como el Sol, el nivel más bajo de la atmósfera, justo por encima de la fotosfera, es la región delgada de la cromosfera, donde aparecen espículas y también donde comienzan las fulguraciones estelares.

Por encima de ella está la región de transición, donde aumenta rápidamente la temperatura a una distancia de solo 100 kilómetros (62 mi). Más allá está la corona, un volumen de plasma sobrecalentado que puede extenderse hacia afuera hasta varios millones de kilómetros.[155]​ A pesar de su alta temperatura, la corona emite muy poca luz, debido a su baja densidad de gas. Normalmente, la región de la corona del Sol solo es visible durante un eclipse solar.

Desde la corona, se expande un viento estelar de partículas de plasma hacia fuera desde la estrella, hasta que interactúa con el medio interestelar. Para el Sol, la influencia de su viento solar se extiende a lo largo de una región en forma de burbuja llamada heliosfera.[156]

Rutas de reacción de fusión nuclear

 
Descripción general de la cadena protón-protón

En los núcleos de las estrellas tienen lugar una variedad de reacciones de fusión nuclear que dependen de su masa y composición. Cuando se fusionan los núcleos, la masa del producto fusionado es menor que la masa de las partes originales. Esta masa perdida se convierte en energía electromagnética, de acuerdo con la relación de equivalencia entre masa y energía mc2.[3]

El proceso de fusión de hidrógeno es sensible a la temperatura, por lo que un aumento moderado en la temperatura del núcleo dará lugar a un aumento significativo en la tasa de fusión. Como resultado, la temperatura central de las estrellas de secuencia principal solo varía de 4 millones de grados kelvin para una estrella de clase M pequeña a 40 millones de grados kelvin para una estrella masiva de clase O.[131]

En el núcleo del Sol, con un núcleo de 10 millones de grados kelvin, el hidrógeno se fusiona para formar helio mediante la cadena protón-protón:[157]

4¹H → 2²H + 2e+ + 2νe (4.0 MeV + 1,0 MeV)
2e+ + 2e → 2γ (2 x 1,0 MeV)
2¹H + 2²H → 2³He + 2γ (5,5 MeV)
2³He → 4He + 2¹H (12,9 MeV)

Estas reacciones quedan reducidas en la reacción global:

4¹H → 4He + 2e+ + 2γ + 2νe (26,7 MeV)

Donde e + es un positrón, γ es un fotón de rayos gamma, νe es un neutrino, y H y He son isótopos de hidrógeno y helio, respectivamente. La energía liberada por esta reacción está en millones de electronvoltios, que en realidad solo es una pequeña cantidad de energía. Sin embargo, ocurren constantemente un número enorme de estas reacciones, produciendo toda la energía necesaria para sostener la salida de radiación de la estrella. En comparación, la combustión de dos moléculas de gas hidrógeno con una molécula de gas oxígeno solo libera 5,7 eV.

Mínima masa estelar requerida para la fusión
Elemento Masas
solares
Hidrógeno 0,01
Helio 0,4
Carbono 5[158]
Neón 8

En estrellas más masivas el helio se produce en un ciclo de reacciones catalizadas por el carbono, es el ciclo CNO o ciclo de Bethe.[157]

En estrellas cuyos núcleos se encuentran a 100 millones de grados K y cuyas masas van desde 0,5 a las 10 M, el helio resultante de las primeras reacciones puede transformarse en carbono mediante del proceso triple-alfa:

4He + 4He + 92 keV → 8*Be
4He + 8*Be + 67 keV → 12*C
12*C → 12C + γ + 7,4 MeV

La reacción global es:

34He → 12C + γ + 7,2 MeV

En las estrellas masivas, los elementos más pesados también se pueden producir combustión en un núcleo de contracción mediante los procesos de combustión de neón y de combustión de oxígeno. La fase final del proceso de nucleosíntesis estelar es el proceso de combustión del silicio que da como resultado la producción del hierro isotópico estable-56, un proceso endotérmico que consume energía, por lo que solo se puede producir energía adicional a través del colapso gravitacional.[157]

El ejemplo siguiente muestra la cantidad de tiempo requerida para que una estrella de 20 M consuma todo su combustible nuclear. Como estrella de la secuencia principal de clase O, sería 8 veces el radio solar y 62 000 veces la luminosidad del Sol.[159]

Material
combustible
Temperatura
(millones de grados kelvin)
Densidad
(kg/cm³)
Duración de la combustión
(τ en años)
H 37 0,0045 8,1 millones
He 188 0.97 1,2 millones
C 870 170 976
Ne 1.570 3.100 0,6
O 1980 5.550 1,25
S/Si 3.340 33.400 0,0315[160]

Véase también

Referencias

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  160. 11 días y 12 horas días equivalen a 0,0315 años.

Bibliografía

En inglés

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estrella, este, artículo, trata, sobre, cuerpo, astronómico, para, otros, usos, estrella, estrellas, véase, desambiguación, estrella, latín, stella, esferoide, luminoso, plasma, mantiene, forma, debido, propia, gravedad, estrella, más, cercana, tierra, otras, . Este articulo trata sobre el cuerpo astronomico Para otros usos de estrella o estrellas vease Estrella desambiguacion Una estrella del latin stella es un esferoide luminoso de plasma que mantiene su forma debido a su propia gravedad La estrella mas cercana a la Tierra es el Sol 1 Otras estrellas son visibles a simple vista desde la Tierra durante la noche apareciendo como una diversidad de puntos luminosos fijos en el cielo debido a su inmensa distancia de la misma 2 Historicamente las estrellas mas prominentes fueron agrupadas en constelaciones y asterismos y las mas brillantes fueron denominadas con nombres propios Los astronomos han recopilado un extenso catalogo proporcionando a las estrellas designaciones estandarizadas Sin embargo la mayoria de las estrellas en el Universo incluyendo todas las que estan fuera de nuestra galaxia la Via Lactea son invisibles a simple vista desde la Tierra De hecho la mayoria son invisibles desde nuestro planeta incluso a traves de los telescopios de gran potencia Una region de formacion estelar en la Gran Nube de Magallanes Imagen del Sol en falso color una estrella de tipo G de la secuencia principal la mas cercana a la Tierra Durante al menos una parte de su vida una estrella brilla debido a la fusion termonuclear del hidrogeno en helio en su nucleo que libera energia la cual atraviesa el interior de la estrella y despues se irradia hacia el espacio exterior Casi todos los elementos naturales mas pesados que el helio se crean por nucleosintesis estelar durante la vida de una estrella y en algunas de ellas por nucleosintesis de supernova cuando explotan Cerca del final de su vida una estrella tambien puede contener materia degenerada Los astronomos pueden determinar la masa edad metalicidad composicion quimica y muchas otras propiedades de las estrellas mediante la observacion de su movimiento a traves del espacio su luminosidad y espectro respectivamente La masa total de una estrella es el principal determinante de su evolucion y destino final Otras caracteristicas de las estrellas incluyendo el diametro y la temperatura cambian a lo largo de su vida mientras que el entorno de una estrella afecta a su rotacion y movimiento Una grafica de dispersion de muchas estrellas que hace referencia a su luminosidad magnitud absoluta temperatura superficial y tipo espectral conocido como el diagrama de Hertzsprung Russell Diagrama H R permite determinar la edad y el estado evolutivo de una estrella La vida de una estrella comienza con el colapso gravitacional de una nebulosa gaseosa de material compuesto principalmente de hidrogeno junto con helio y trazas de elementos mas pesados Cuando el nucleo estelar es lo suficientemente denso el hidrogeno comienza a convertirse en helio a traves de la fusion nuclear liberando energia durante el proceso 3 Los restos del interior de la estrella portan la energia fuera del nucleo a traves de una combinacion de procesos de transferencia de calor por radiacion y conveccion La presion interna de la estrella evita que se colapse aun mas bajo su propia gravedad Cuando se agota el combustible de hidrogeno en el nucleo una estrella con al menos 0 4 veces la masa del Sol se expandira hasta convertirse en una gigante roja 4 en algunos casos fusionando elementos mas pesados en el nucleo o en sus capas alrededor del nucleo como el carbono o el oxigeno Entonces la estrella evoluciona hasta una forma degenerada expulsando una porcion de su materia en el medio interestelar donde contribuira a la formacion de una nueva generacion de estrellas 5 Mientras tanto el nucleo se convierte en un remanente estelar una enana blanca una estrella de neutrones o si es lo suficientemente masiva un agujero negro Los sistema binarios y multiestelares constan de dos o mas estrellas que estan unidas gravitacionalmente entre si y por lo general se mueven en torno a otra en orbitas estables Cuando dos estrellas poseen una orbita relativamente cercana su interaccion gravitatoria puede tener un impacto significativo en su evolucion 6 Las estrellas unidas gravitacionalmente entre si pueden formar parte de estructuras mucho mas grandes como cumulos estelares o galaxias Indice 1 Observacion historica 2 Designaciones 3 Unidades de medida 4 Formacion y evolucion de las estrellas 4 1 Formacion de estrellas 4 2 Secuencia principal 4 3 Secuencia post principal 4 3 1 Estrellas masivas 4 3 2 Colapso 4 3 3 Estrellas binarias 5 Agrupacion y distribucion estelar 5 1 Estrellas ligadas 5 2 Estrellas aisladas 5 3 Distribucion estelar 5 4 Navegacion y posicionamiento estelar 6 Caracteristicas 6 1 Edad 6 2 Composicion quimica 6 3 Diametro 6 4 Cinematica 6 5 Campo magnetico 6 6 Masa 6 7 Rotacion 6 8 Temperatura 7 Radiacion 7 1 Luminosidad 7 2 Magnitud 8 Clasificacion 8 1 Clases de luminosidad 8 2 Clasificacion gravitacional de estrellas 8 2 1 Clasificacion por centro gravitacional estelar 8 2 2 Clasificacion de estrellas sistemicas por posicion 8 2 3 Clasificacion de estrellas por agrupacion gravitacional 8 2 4 Clasificacion de estrellas por sistema planetario 9 Estrellas variables 10 Estructura estelar 11 Rutas de reaccion de fusion nuclear 12 Vease tambien 13 Referencias 14 Bibliografia 14 1 En ingles 14 2 En aleman 15 Enlaces externosObservacion historica Editar Las personas han visto patrones en las estrellas desde tiempos antiguos 7 Esta representacion de la constelacion de Leo el leon en 1690 es de Johannes Hevelius 8 La constelacion de Leo como se puede ver a simple vista Se han anadido lineas Historicamente las estrellas han sido importantes para las civilizaciones en todo el mundo han sido parte de las practicas religiosas y se utilizaron para la navegacion celeste y la orientacion Muchos astronomos antiguos creian que las estrellas estaban fijadas permanentemente a una esfera celeste y eran inmutables Por convencion los astronomos agrupaban las estrellas en constelaciones y las usaban para rastrear los movimientos de los planetas y la posicion inferida del Sol 7 El movimiento del Sol contra las estrellas de fondo y el horizonte fue utilizado para crear calendarios que podrian ser utilizados para regular las practicas agricolas 9 El calendario gregoriano utilizado actualmente casi en todo el mundo es un calendario solar basado en el angulo del eje de rotacion de la Tierra con respecto a su estrella local el Sol La carta estelar mas antigua con fecha precisa fue un logro de la antigua astronomia egipcia en 1534 a C 10 Los primeros catalogos de estrellas conocidos fueron compilados por los antiguos astronomos babilonicos de Mesopotamia a finales del segundo milenio antes de Cristo durante el periodo casita ca 1531 1155 aC 11 El primer catalogo de estrellas en la astronomia griega fue creado por Aristilo aproximadamente en 300 a C con la ayuda de Timocharis 12 El catalogo de estrellas de Hiparco siglo II aC incluia 1020 estrellas y se utilizo para ensamblar el catalogo de estrellas de Ptolomeo 13 Hiparco es conocido por el descubrimiento de la primera nova nueva estrella registrada 14 Muchas de las constelaciones y nombres de estrellas en uso hoy en dia derivan de la astronomia griega A pesar de la aparente inmutabilidad de los cielos los astronomos chinos fueron conscientes de que podrian aparecer nuevas estrellas 15 En 185 d C fueron los primeros en observar y escribir sobre una supernova ahora conocida como SN 185 16 El evento estelar mas brillante registrado de la historia fue la supernova SN 1006 que fue observada en 1006 y descrita por el astronomo egipcio Ali ibn Ridwan y varios astronomos chinos 17 La supernova SN 1054 que dio origen a la Nebulosa del Cangrejo tambien fue observada por astronomos chinos e islamicos 18 19 20 Los astronomos islamicos medievales dieron nombres arabes a muchas estrellas que todavia se usan hoy e inventaron numerosos instrumentos astronomicos con los que poder calcular las posiciones de las estrellas Tambien construyeron los primeros grandes institutos de investigacion y observatorios principalmente con el proposito de producir catalogos Zij de estrellas 21 Entre ellos el astronomo persa Abd Al Rahman Al Sufi escribio el Libro de las Estrellas Fijas 964 que observo varias estrellas conglomerados de estrellas incluidas los Omicron Velorum y los cumulos de Brocchi y galaxias incluida la Galaxia de Andromeda 22 Segun A Zahoor en el siglo XI el erudito polimata persa Abu Rayhan Biruni describio la galaxia de la Via Lactea como una multitud de fragmentos que tenian las propiedades de estrellas nebulosas y en 1019 tambien dio las latitudes de varias estrellas durante un eclipse lunar 23 Segun Josep Puig el astronomo andalusi Ibn Bajjah propuso que la Via Lactea estaba formada por muchas estrellas que casi se tocaban entre si y parecia ser una imagen continua debido al efecto de la refraccion del material sublunar citando su observacion de la conjuncion de Jupiter y Marte en 500 AH 1106 1107 d C como evidencia 24 Los primeros astronomos europeos como Tycho Brahe identificaron nuevas estrellas en el cielo nocturno mas adelante denominadas novas sugiriendo que los cielos no eran inmutables En 1584 Giordano Bruno sugirio que las estrellas eran como el Sol y podrian tener otros planetas posiblemente parecidos a la Tierra en orbita alrededor de ellas 25 una idea que ya habia sido sugerida anteriormente por los antiguos filosofos griegos Democrito y Epicuro 26 y por los cosmologos islamicos medievales 27 como Fakhr al Din al Razi 28 En el siglo siguiente la idea de que las estrellas eran iguales al Sol estaba llegando a un consenso entre los astronomos Para explicar por que estas estrellas no ejercia ninguna fuerza gravitatoria neta sobre el sistema solar Isaac Newton sugirio que las estrellas estaban igualmente distribuidas en todas las direcciones una idea impulsada por el teologo Richard Bentley 29 En 1667 el astronomo italiano Geminiano Montanari registro variaciones observadas en la luminosidad de la estrella Algol Edmond Halley publico las primeras mediciones del movimiento propio de un par de estrellas fijas cercanas demostrando que estas habian cambiado sus posiciones desde el tiempo de los antiguos astronomos griego Ptolomeo e Hiparco 25 William Herschel fue el primer astronomo que intento determinar la distribucion de las estrellas en el cielo Durante la decada de 1780 establecio una serie de indicadores en 600 direcciones y conto las estrellas observadas a lo largo de cada linea de vision De esto dedujo que el numero de estrellas se elevaba constantemente hacia un lado del cielo en direccion al nucleo de la Via Lactea Su hijo John Herschel repitio este estudio en el hemisferio sur y encontro un aumento correspondiente en la misma direccion 30 Ademas de sus otros logros William Herschel tambien destaca por su descubrimiento de que algunas estrellas no se encuentran simplemente a lo largo de la misma linea de vision La ciencia de la espectroscopia astronomica fue iniciada por Joseph von Fraunhofer y Angelo Secchi Comparando los espectros de estrellas como Sirio con el Sol encontraron diferencias en la fuerza y el numero de sus lineas de absorcion las lineas oscuras en un espectro estelar causadas por la absorcion de la atmosfera de frecuencias especificas En 1865 Secchi comenzo a clasificar las estrellas por tipos espectrales 31 Sin embargo la version moderna del esquema de clasificacion estelar fue desarrollado por Annie J Cannon durante la decada de 1900 Alfa Centauri A y B sobre la extremidad de Saturno La primera medicion directa de la distancia a una estrella 61 Cygni a 11 4 anos luz fue realizada en 1838 por Friedrich Bessel usando la tecnica de paralaje Las mediciones de paralaje demostraron la gran separacion de las estrellas en los cielos 25 La observacion de las estrellas dobles gano importancia creciente durante el siglo XIX En 1834 Friedrich Bessel observo cambios en el movimiento propio de la estrella Sirio e infirio un companero oculto En 1899 Edward Pickering descubrio la primera binaria espectroscopica cuando observo la division periodica de las lineas espectrales de la estrella Mizar en un periodo de 104 dias Las observaciones detalladas de muchos sistemas estelares binarios fueron recogidas por astronomos como Friedrich Georg Wilhelm von Struve y S W Burnham lo que permitio que las masas de las estrellas se determinaran a partir de la computacion de los elementos orbitales En 1827 Felix Savary dio la primera solucion al problema de derivar una orbita de estrellas binarias a partir de observaciones telescopicas 32 El siglo XX vio avances cada vez mas rapidos en el estudio cientifico de las estrellas La fotografia se convirtio en una valiosa herramienta astronomica Karl Schwarzschild descubrio que el color de una estrella y por tanto su temperatura podia determinarse comparando la magnitud visual con la magnitud fotografica El desarrollo del fotometro fotoelectrico permitio mediciones precisas de la magnitud en multiples intervalos de longitud de onda En 1921 Albert A Michelson hizo las primeras mediciones de un diametro estelar utilizando un interferometro en el telescopio Hooker del Observatorio de Monte Wilson 33 Durante las primeras decadas del siglo XX se produjeron importantes trabajos teoricos sobre la estructura fisica de las estrellas En 1913 se desarrollo el diagrama Hertzsprung Russell que impulso el estudio astrofisico de las estrellas Se desarrollaron modelos exitosos para explicar los interiores de las estrellas y la evolucion estelar En 1925 Cecilia Payne Gaposchkin propuso por primera vez en su tesis doctoral que las estrellas estan hechas principalmente de hidrogeno y helio 34 Los espectros de las estrellas fueron entendidos mas a fondo a traves de los avances en la fisica cuantica Esto permitio determinar la composicion quimica de la atmosfera estelar 35 Con la excepcion de las supernovas las estrellas individuales han sido observadas principalmente en el Grupo Local 36 y especialmente en la parte visible de la Via Lactea como lo demuestran los detallados catalogos de estrellas disponibles para nuestra galaxia 37 Pero se han observado algunas estrellas en la galaxia M100 del cumulo de Virgo a unos 100 millones de anos luz de la Tierra 38 En el Supercumulo Local es posible ver cumulos de estrellas y los telescopios actuales podrian en principio observar estrellas individuales debiles en el Grupo Local 39 ver Cefeidas Sin embargo fuera del Supercumulo local de galaxias no se han observado ni estrellas ni cumulos de estrellas La unica excepcion es una debil imagen de un gran cumulo estelar que contiene cientos de miles de estrellas situadas a una distancia de un billon de anos luz 40 diez veces mas lejos del grupo de estrellas mas distante observado anteriormente Designaciones EditarArticulos principales Nomenclatura estelar Convenciones sobre nomenclatura astronomicay Catalogo estelar Esta vista contiene las estrellas azules conocidas como rezagadas azules para su localizacion aparente en el diagrama de Hertzsprung Russell El concepto de constelacion ya era conocido durante el periodo babilonico Los antiguos observadores del cielo imaginaron que la disposicion de las estrellas destacadas formaba dibujos y los asociaron con aspectos particulares de la naturaleza o de sus mitos Doce de estas formaciones estaban situadas a lo largo del plano de la ecliptica y se convirtieron en la base de la astrologia 41 Muchas de las estrellas individuales mas prominentes tambien recibieron nombres particularmente con designaciones arabes o latinas Asi como ciertas constelaciones y el Sol mismo las estrellas individuales tienen sus propios mitos 42 Para los antiguos griegos algunas estrellas conocidas como planetas griego planhths planetes que significa vagabundo representaban varias deidades importantes de las cuales se tomaron los nombres de los planetas Mercurio Venus Marte Jupiter y Saturno 42 Urano y Neptuno tambien eran dioses griegos y romanos pero ninguno de los dos fue conocido en la antiguedad debido a su bajo brillo y sus nombres fueron asignados por astronomos posteriores Hacia 1600 los nombres de las constelaciones se usaron para nombrar las estrellas en las regiones correspondientes del cielo El astronomo aleman Johann Bayer creo una serie de mapas estelares y aplico letras griegas como designaciones de las estrellas en cada constelacion Mas tarde fue inventado un sistema de numeracion basado en la ascension recta de la estrella y se agrego al catalogo de estrellas de John Flamsteed en su libro Historia coelestis Britannica la edicion de 1712 por lo que este sistema de numeracion llego a llamarse denominacion de Flamsteed o numeracion de Flamsteed 43 44 La unica autoridad internacionalmente reconocida para designar los cuerpos celestes es la Union Astronomica Internacional IAU 45 Esta asociacion mantiene el Grupo de Trabajo sobre Nombres de Estrellas WGSN 46 que cataloga y normaliza los nombres propios de las estrellas Diversas companias privadas venden nombres de estrellas lo que la Biblioteca Britanica llama una empresa comercial no regulada 47 48 La AIU se ha desvinculado de esta practica comercial y estos nombres no son reconocidos ni por la IAU ni por los astronomos profesionales ni por la comunidad de astronomos aficionados 49 Una de esas firmas es International Star Registry Registro Internacional de Estrellas que durante la decada de 1980 fue acusada de practicas enganosas por hacer parecer que el nombre asignado era oficial Esta practica de ISR ahora interrumpida fue informalmente etiquetada como una estafa y un fraude 50 51 52 53 y el Departamento de Asuntos del Consumidor de la Ciudad de Nueva York emitio una advertencia contra ISR por involucrarse en una practica comercial enganosa 54 55 Unidades de medida EditarAunque los parametros estelares puedan expresarse en unidades SI o unidades CGS muchas veces es mas conveniente expresar la masa la luminosidad y el radio en unidades solares sobre la base de las caracteristicas del Sol En el ano 2015 la UAI definio un conjunto de valores nominales solares definidos como constantes SI sin incertidumbres que pueden ser utilizados para citar parametros estelares luminosidad solar nominal L 3 828 1026 W 56 radio solar nominal R 6 957 108 m 56 La masa solar M no fue definida explicitamente por la UAI debido a la gran incertidumbre relativa 10 4 de la constante gravitatoria newtoniana G Sin embargo dado que el producto de la constante gravitatoria newtoniana y la masa solar conjunta GM ha sido determinado con una precision mucho mayor la IAU definio el parametro de masa solar nominal como parametro de masa solar GM 1 3271244 1020 m s 2 56 Sin embargo se puede combinar el parametro de masa solar nominal con la estimacion CODATA mas reciente 2014 de la constante gravitatoria newtoniana G para obtener una masa solar de aproximadamente 1 9885 1030 kg Aunque los valores exactos de la luminosidad el radio el parametro de masa y la masa pueden variar ligeramente en el futuro debido a las incertidumbres observacionales las constantes nominales de IAU de 2015 seguiran siendo los mismos valores SI ya que siguen siendo utiles para citar parametros estelares Las longitudes grandes como el radio de una estrella gigante o el eje semi mayor de un sistema estelar binario se expresan muchas veces en terminos de la unidad astronomica aproximadamente igual a la distancia media entre la Tierra y el Sol 150 millones de km o aproximadamente 93 millones de millas En 2012 la AIU definio la constante astronomica como una longitud exacta en metros 149 597 870 700 m 56 Formacion y evolucion de las estrellas Editar Evolucion estelar de estrellas de baja masa ciclo izquierdo y alta masa ciclo derecho con ejemplos en cursiva Articulos principales Formaciony Evolucion estelar Las estrellas se condensan en las regiones del espacio de mayor densidad aunque esas regiones son menos densas que el interior de una camara de vacio Dichas regiones conocidas como nubes moleculares consisten principalmente en hidrogeno con alrededor de 23 a 28 por ciento de helio y algunos elementos mas pesados Un ejemplo de estas regiones de formacion de estrellas es la Nebulosa de Orion 57 La mayoria de las estrellas se forman en grupos de decenas a cientos de miles de estrellas 58 Las estrellas masivas de estos grupos pueden iluminar poderosamente esas nubes ionizar el hidrogeno y crear regiones H II Tales efectos de retroalimentacion a partir de la formacion estelar pueden finalmente interrumpir la nube e impedir la formacion de estrellas adicionales Todas las estrellas pasan la mayor parte de su existencia como estrellas de la secuencia principal alimentadas sobre todo por la fusion nuclear del hidrogeno en el helio dentro de sus nucleos Sin embargo las estrellas de diferentes masas tienen propiedades marcadamente diferentes en varias etapas de su desarrollo El destino final de las estrellas mas masivas difiere del de las estrellas menos masivas al igual que sus luminosidades y el impacto que tienen en su entorno por lo que los astronomos suelen agrupar las estrellas por su masa 59 Estrellas de masa muy baja con masas por debajo de 0 5 M son completamente convectivas y distribuyen helio uniformemente por toda la estrella mientras estan en la secuencia principal Por lo tanto nunca se someten a la quema del revestimiento ni se convierten en gigantes rojas sino que dejan de fusionarse y pasan a ser enanas blancas de helio enfriandose lentamente despues de agotar su hidrogeno 60 Sin embargo como la vida de las estrellas 0 5 M es mas larga que la edad del universo ninguna de esas estrellas ha alcanzado la etapa de enana blanca Estrellas de masa baja entre las que se incluye el Sol con una masa entre 0 5 M y 1 8 2 5 M dependiendo de la composicion se convierten en gigantes rojas a medida que su nucleo de hidrogeno se agota y comienzan a quemar helio en el nucleo en un flash de helio desarrollan un nucleo de carbono oxigeno degenerado mas tarde en la rama asintotica gigante finalmente se deshacen de su capa exterior como una nebulosa planetaria y dejan atras su nucleo en forma de una enana blanca Estrellas de masa intermedia entre 1 8 2 5 M y 5 10 M pasan a traves de etapas evolutivas similares a las estrellas de baja masa pero despues de un periodo relativamente corto en el apelotonamiento rojo se enciende el helio sin flash y pasan por un periodo prolongado en el apelotonamiento rojo antes de formar un nucleo de carbono oxigeno degenerado Estrellas masivas generalmente tienen una masa minima de 7 10 M posiblemente tan baja como 5 6 M Despues de agotar el hidrogeno en el nucleo estas estrellas se convierten en supergigantes y pasan a fusionar elementos mas pesados que el helio Terminan su vida cuando sus nucleos colapsan y explotan como supernovas Formacion de estrellas Editar Articulo principal Formacion de estrellas La formacion de una estrella comienza con la inestabilidad gravitacional dentro de una nube molecular causada por regiones de mayor densidad muchas veces desencadenada por la compresion de las nubes por radiacion de estrellas masivas por la expansion de burbujas en el medio interestelar por la colision de diferentes nubes moleculares o por la colision de galaxias como en una galaxia con brote estelar 61 62 Cuando una region alcanza una densidad suficiente de materia como para satisfacer los criterios de la inestabilidad de Jeans comienza a colapsarse bajo su propia fuerza gravitatoria 63 Concepcion artistica del nacimiento de una estrella dentro de una densa nube molecular A medida que la nube colapsa los conglomerados individuales de polvo denso y gas forman un globulo de Bok Cuando este colapsa y aumenta la densidad la energia gravitacional se convierte en calor y aumenta la temperatura Cuando la nube protoestelar ha alcanzado aproximadamente la condicion estable del equilibrio hidrostatico se forma una protoestrella en el nucleo 64 Generalmente estas estrellas de la secuencia pre principal estan rodeadas por un disco protoplanetario y alimentadas principalmente por la conversion de energia gravitacional Su periodo de contraccion gravitacional dura alrededor de 10 a 15 millones de anos Un grupo de aproximadamente 500 estrellas jovenes se encuentra dentro de la proxima region de formacion estelar W40 Las estrellas tempranas de menos de 2 M se llaman estrellas T Tauri mientras que aquellas con mayor masa son las estrellas Herbig Ae Be Estas estrellas recien formadas emiten chorros de gas a lo largo de su eje de rotacion lo que puede reducir el momento angular de la estrella colapsante y dar lugar a pequenas manchas de nebulosidad conocidas como objetos Herbig Haro 65 66 Estos chorros en combinacion con la radiacion de estrellas masivas cercanas pueden ayudar a alejar la nube circundante de la cual se formo la estrella 67 Al principio de su desarrollo las estrellas T Tauri siguen la trayectoria de Hayashi se contraen y disminuyen en luminosidad mientras permanecen aproximadamente a la misma temperatura Se observa que la mayoria de las estrellas forman parte de sistemas estelares binarios y las propiedades de estos sistemas son el resultado de las condiciones en las que se formaron 68 Una nube de gas debe perder su momento angular para colapsar y formar una estrella La fragmentacion de la nube en multiples estrellas distribuye parte de ese momento angular Estas interacciones tienden a dividir mas los sistemas binarios separados blandos mientras tambien causan que los sistemas duros pasen a estar vinculados mas estrechamente Esto produce la separacion de los sistemas binarios en sus dos distribuciones de poblaciones observadas Secuencia principal Editar Articulo principal Secuencia principal Las estrellas consumen alrededor del 90 de su existencia fusionando hidrogeno en helio a altas temperaturas y en reacciones de alta presion cerca del nucleo Se afirma que dichas estrellas estan en la secuencia principal y se llaman estrellas enanas A partir de la secuencia principal de la edad cero la proporcion de helio en el nucleo de una estrella aumentara constantemente asi como tambien la tasa de fusion nuclear en el nucleo tambien aumentara lentamente al igual que la temperatura y luminosidad de la estrella 69 El Sol por ejemplo se estima que ha aumentado en luminosidad en un 40 desde que alcanzo la secuencia principal hace 4 600 millones 4 6 109 de anos atras 70 Cada estrella genera un viento estelar de particulas que causa un flujo continuo de gas hacia el espacio Para la mayoria de las estrellas la masa perdida es insignificante El Sol pierde 10 14 M cada ano 71 o alrededor de 0 01 de su masa total durante toda su vida Sin embargo las estrellas muy masivas pueden perder 10 7 a 10 5 M cada ano lo que afecta significativamente a su evolucion 72 Las estrellas que comienzan con mas de 50 M pueden perder mas de la mitad de su masa total mientras estan en la secuencia principal 73 Un ejemplo de un diagrama de Hertzsprung Russell para un conjunto de estrellas que incluye el Sol centro Ver Clasificacion abajo El tiempo que una estrella consume en la secuencia principal depende principalmente de la cantidad de combustible que tiene y de la velocidad a la que lo fusiona Se espera que el Sol viva 10 mil millones 1010 anos Las estrellas masivas consumen su combustible muy rapidamente y son de corta vida Las estrellas de baja masa consumen su combustible muy lentamente Las estrellas de menos de 0 25 M llamadas enanas rojas son capaces de fusionar casi toda su masa mientras que las estrellas de alrededor de 1 M solo pueden fusionar alrededor del 10 de su masa La combinacion de su lento consumo de combustible y su suministro relativamente grande de combustible utilizable permite que las estrellas de baja masa duren alrededor de un billon 1012 anos las de mas de 0 08 M duraran alrededor de 12 billones de anos Las enanas rojas se vuelven mas calientes y luminosas cuando acumulan helio Cuando finalmente se quedan sin hidrogeno se contraen en una enana blanca y disminuye su temperatura 60 Sin embargo dado que la vida util de estas estrellas es mayor que la edad actual del universo 13 8 mil millones de anos no se espera que las estrellas menores de aproximadamente 0 85 M 74 se hayan movido de la secuencia principal Ademas de la masa los elementos mas pesados que el helio pueden desempenar un papel significativo en la evolucion de las estrellas Los astronomos etiquetan todos los elementos mas pesados que los metales de helio y llaman metalicidad a la concentracion quimica de estos elementos en una estrella La metalicidad de una estrella puede influir en el tiempo que tarda la estrella en quemar su combustible y controla la formacion de sus campos magneticos 75 lo que afecta a la fuerza de su viento estelar 76 Las estrellas mas viejas de la poblacion II tienen sustancialmente menos metalicidad que las estrellas mas jovenes de la poblacion I debido a la composicion de las nubes moleculares de las que se formaron Con el tiempo tales nubes se enriquecen cada vez mas en elementos mas pesados a medida que las estrellas mas viejas mueren y desprenden porciones de sus atmosferas Secuencia post principal Editar Articulo principal Gigante roja A medida que las estrellas de al menos 0 4 M 4 agotan su suministro de hidrogeno en su nucleo comienzan a fusionar hidrogeno en una zona fuera del nucleo de helio Sus capas externas se expanden y se refrescan enormemente a medida que forman una gigante roja En unos 5000 millones de anos cuando el Sol entre en la fase de quema de helio se expandira hasta un radio maximo de aproximadamente 1 unidad astronomica 150 millones de kilometros 250 veces su tamano actual y perdera el 30 de su masa actual 77 78 A medida que la combustion de la capa de hidrogeno produce mas helio el nucleo aumenta en masa y temperatura En una gigante roja de hasta 2 25 M la masa del nucleo de helio se degenera antes de la fusion de helio Finalmente cuando la temperatura aumenta lo suficiente comienza de manera explosiva la fusion de helio en lo que se llama un flash de helio y la estrella se contrae rapidamente en radio aumenta su temperatura superficial y se mueve a la rama horizontal del diagrama HR Para las estrellas mas masivas la fusion del nucleo de helio comienza antes de que el nucleo se degenere y la estrella pasa algun tiempo en el apelotonamiento rojo quemando helio lentamente antes de que la envoltura convectiva externa se colapse y la estrella se mueva a la rama horizontal 6 Despues de que la estrella haya fusionado el helio de su nucleo se fusiona el producto de carbono produciendo un nucleo caliente con una envoltura externa de helio de fusion Entonces la estrella sigue una trayectoria evolutiva llamada rama asintotica gigante AGB que es paralela a la otra fase gigante roja descrita pero con una luminosidad mas alta Las estrellas de AGB mas masivas pueden experimentar un breve periodo de fusion de carbono antes de que el nucleo se degenere Estrellas masivas Editar Articulos principales Supergigante Hipergigantey Estrella de Wolf Rayet Durante su fase de quema de helio una estrella de mas de nueve masas solares se expande para formar primero una supergigante azul y luego una roja Las estrellas particularmente masivas pueden evolucionar a una estrella de Wolf Rayet caracterizada por espectros dominados por lineas de emision de elementos mas pesados que el hidrogeno que han alcanzado la superficie debido a la fuerte conveccion y a la intensa perdida de masa Cuando el helio se agota en el nucleo de una estrella masiva el nucleo se contrae y la temperatura y presion se elevan lo suficiente como para fusionar el carbono vease proceso de combustion del carbono Este proceso continua con las etapas sucesivas alimentadas por neon ver proceso de combustion del neon oxigeno vease proceso de combustion del oxigeno y silicio vease proceso de combustion de silicio Cerca del final de la vida de la estrella la fusion continua a lo largo de una serie de capas consecutivas dentro de una estrella masiva Cada capa fusiona un elemento diferente la capa mas externa fusiona el hidrogeno la siguiente fusiona el helio y asi sucesivamente 79 La etapa final se produce cuando una estrella masiva comienza a producir hierro Dado que los nucleos de hierro estan mas estrechamente unidos que cualquier nucleo mas pesado cualquier fusion mas alla del hierro no produce una liberacion neta de energia Tal proceso continua en un grado muy limitado pero consume energia Del mismo modo puesto que los nucleos estan mas estrechamente unidos que todos los nucleos mas ligeros dicha energia no puede ser liberada por fision 80 Colapso Editar A medida que el nucleo de una estrella se contrae aumenta la intensidad de la radiacion de esa superficie creando una presion de radiacion tal en la capa externa del gas que empujara a esas capas formando una nebulosa planetaria Si lo que queda despues de que la atmosfera exterior se haya desprendido sea inferior a 1 4 M se reduce a un objeto relativamente pequeno del tamano de la Tierra conocido como enana blanca Las enanas blancas carecen de masa suficiente como para que se produzca una compresion gravitacional adicional 81 La materia degenerada de electrones dentro de una enana blanca ya no es un plasma a pesar de que las estrellas son generalmente conocidas como esferoides de plasma Finalmente las enanas blancas se desvanecen en enanas negras durante un periodo de tiempo muy largo La Nebulosa del Cangrejo restos de una supernova que fue observada por primera vez hacia el ano 1050 d C En las estrellas mas grandes la fusion continua hasta que el nucleo de hierro haya crecido tanto mas de 1 4 M que ya no pueda soportar su propia masa Este nucleo se colapsara de repente a medida que sus electrones sean impulsados a sus protones formando neutrones neutrinos y rayos gamma en una explosion de captura de electrones y desintegracion beta inversa La onda de choque formada por este repentino colapso hace que el resto de la estrella explote en una supernova Estas se vuelven tan brillantes que pueden eclipsar brevemente a toda la galaxia natal de la estrella Cuando ocurren dentro de la Via Lactea las supernovas han sido historicamente descritas por observadores a simple vista como nuevas estrellas donde aparentemente antes no existia ninguna 82 Una explosion de supernova expulsa las capas exteriores de la estrella dejando un remanente tal como la Nebulosa del Cangrejo 82 El nucleo se comprime en una estrella de neutrones que a veces se manifiesta como pulsar o erupcion de rayos X En el caso de las estrellas mas grandes el remanente es un agujero negro mayor de 4 M 83 En una estrella de neutrones la materia esta en un estado conocido como materia degenerada de neutrones con una forma mas exotica de materia degenerada la materia QCD presente posiblemente en el nucleo Dentro de un agujero negro la materia se encuentra en un estado que no es posible entender actualmente En las capas externas desprendidas de estrellas moribundas se incluyen elementos pesados que pueden ser reciclados durante la formacion de nuevas estrellas Estos elementos pesados permiten la formacion de planetas rocosos El flujo de salida de las supernovas y el viento estelar de las grandes estrellas desempenan un papel importante en la formacion del medio interestelar 82 Estrellas binarias Editar La evolucion posterior a la secuencia principal de las estrellas binarias puede ser significativamente diferente de la evolucion de las estrellas individuales de la misma masa Si las estrellas en un sistema binario son suficientemente cercanas cuando una de las estrellas se expande para convertirse en una gigante roja puede desbordar su lobulo de Roche la region alrededor de una estrella donde el material esta gravitacionalmente ligado a esa estrella lo que lleva a la transferencia de material de una a otra Cuando se traspasa el lobulo de Roche puede producirse una variedad de fenomenos como estrellas binarias de contacto binarias de envoltura comun variables cataclismicas y supernovas del tipo Ia Agrupacion y distribucion estelar EditarArticulo principal Sistema estelar Una estrella enana blanca en orbita alrededor de Sirio impresion artistica Las estrellas no se distribuyen uniformemente a traves del universo sino que se agrupan normalmente en galaxias junto con el gas y el polvo interestelar Una galaxia tipica contiene cientos de miles de millones de estrellas y hay mas de 100 mil millones 1011 de galaxias en el universo observable 84 En 2010 una estimacion del numero de estrellas en el universo observable fue de casi un tercio de cuatrillon 3 1023 85 Aunque a menudo se cree que las estrellas solo existen dentro de las galaxias se han descubierto estrellas intergalacticas 86 Un sistema multiestelar consiste en dos o mas estrellas ligadas gravitacionalmente que orbitan entre si El sistema multiestelar mas simple y mas comun es una estrella binaria pero tambien se encuentran sistemas de tres o mas estrellas Por razones de estabilidad orbital tales sistemas de multiples estrellas se organizan muchas veces en conjuntos jerarquicos de estrellas binarias 87 Tambien existen grupos mas grandes llamados cumulos estelares que van desde asociaciones estelares sueltas con solo unas cuantas estrellas hasta enormes cumulos globulares con cientos de miles de estrellas Tales sistemas orbitan su galaxia de acogida Desde hace mucho tiempo se ha asumido que la mayoria de las estrellas se encuentran en los sistemas de multiples estrellas ligadas gravitacionalmente Esto es particularmente cierto para estrellas de clase O y B muy masivas donde se cree que el 80 de las estrellas son parte de sistemas de multiples estrellas La proporcion de sistemas de una sola estrella aumenta con la disminucion de la masa estelar de modo que se sabe que solo el 25 de las enanas rojas tienen companeras estelares Debido a que el 85 de todas las estrellas son enanas rojas la mayoria de las estrellas en la Via Lactea son posiblemente unicas desde su nacimiento 88 La estrella mas cercana a la Tierra aparte del Sol es Proxima Centauri que esta a 39 9 billones de kilometros o 4 2 anos luz Viajando a la velocidad orbital del transbordador espacial 8 kilometros por segundo casi 30 000 kilometros por hora se tardaria unos 150 000 anos en llegar 89 Esto es tipico de separaciones estelares en discos galacticos 90 Las estrellas pueden estar mucho mas cercanas entre si en los centros de las galaxias y en los cumulos globulares o mucho mas lejos en los halos galacticos Debido a las distancias relativamente grandes entre las estrellas fuera del nucleo galactico se cree que las colisiones entre estrellas son raras En regiones mas densas como el nucleo de los cumulos globulares o el centro galactico las colisiones pueden ser mas comunes 91 Tales colisiones pueden producir lo que se conoce como rezagadas azules Estas estrellas anomalas tienen una temperatura superficial mas alta que las otras estrellas de la secuencia principal con la misma luminosidad del cumulo al que pertenecen 92 Estrellas ligadas Editar Las estrellas pueden estar ligadas gravitacionalmente unas con otras formando sistemas estelares binarios ternarios o agrupaciones aun mayores Una fraccion alta de las estrellas del disco de la Via Lactea pertenecen a sistemas binarios el porcentaje es cercano al 90 para estrellas masivas 93 y desciende hasta el 50 para estrellas de masa baja 94 Otras veces las estrellas se agrupan en grandes concentraciones que van desde las decenas hasta los centenares de miles o incluso millones de estrellas formando los denominados cumulos estelares Estos cumulos pueden deberse a variaciones en el campo gravitacional galactico o bien pueden ser fruto de brotes de formacion estelar se sabe que la mayoria de las estrellas se forman en grupos Tradicionalmente en la Via Lactea se distinguian dos tipos 1 los cumulos globulares que son viejos se encuentran en el halo y contienen de centenares de miles a millones de estrellas y 2 los cumulos abiertos que son de formacion reciente se encuentran en el disco y contienen un numero menor de estrellas Desde finales del siglo XX esa clasificacion ha sido cuestionada al descubrirse en el disco de la Via Lactea cumulos estelares jovenes como Westerlund 1 o NGC 3603 con un numero de estrellas similar al de un cumulo globular Esos cumulos masivos y jovenes se encuentran tambien en otras galaxias algunos ejemplos son 30 Doradus en la Gran Nube de Magallanes y NGC 4214 I A en NGC 4214 Estrellas aisladas Editar No todas las estrellas mantienen uniones gravitatorias estables algunas igual que el Sol viajan solitarias separandose mucho de la agrupacion estelar en la que se formaron Estas estrellas aisladas responden tan solo al campo gravitatorio global constituido por la superposicion de los campos del total de objetos de la galaxia agujeros negros estrellas objetos compactos y gas interestelar Distribucion estelar Editar Normalmente las estrellas no estan distribuidas uniformemente en el universo a pesar de lo que pueda parecer a simple vista sino agrupadas en galaxias Una galaxia espiral tipica como la Via Lactea contiene cientos de miles de millones de estrellas agrupadas la mayoria en el estrecho plano galactico El cielo nocturno terrestre aparece homogeneo a simple vista porque solo es posible observar una region muy localizada del plano galactico Extrapolando de lo observado en la vecindad del sistema solar se puede decir que la mayor parte de las estrellas se concentran en el disco galactico y dentro de este en una region central el bulbo galactico que se situa en la constelacion de Sagitario Veanse tambien Galaxia Cumulo estelary Estrella binaria Navegacion y posicionamiento estelar Editar A pesar de las enormes distancias que separan a las estrellas desde la perspectiva terrestre sus posiciones relativas parecen fijas en el firmamento Gracias a la precision de sus posiciones son de gran utilidad para la navegacion para la orientacion de los astronautas en las naves espaciales y para identificar otros astros The American Encyclopedia Las estrellas fueron la unica forma que tuvieron los marinos para situarse en alta mar hasta el advenimiento de los sistemas electronicos de posicionamiento hacia mediados del siglo XX Vease Estrella nautica Caracteristicas Editar Algunas de las estrellas conocidas con sus colores aparentes y tamanos relativos Casi todo lo relacionado con una estrella esta determinado por su masa inicial incluyendo caracteristicas tales como su luminosidad tamano evolucion vida util y destino final Edad Editar La mayor parte de las estrellas tienen entre 1000 y 11 000 millones de anos de antiguedad Algunas estrellas pueden incluso estar cerca de los 13 800 millones de anos la edad observada del universo La estrella mas antigua descubierta hasta ahora HD 140283 apodada estrella de Matusalen tiene una edad estimada de 14 46 0 8 billones de anos 95 Debido a la incertidumbre en el valor esta edad para la estrella no entra en conflicto con la edad del Universo determinada por el satelite Planck como 13 799 0 021 95 96 Cuanto mas masiva es la estrella mas corta es su vida principalmente porque las estrellas masivas tienen una mayor presion sobre sus nucleos lo que hace que quemen el hidrogeno mas rapidamente Las estrellas mas masivas duran un promedio de unos pocos millones de anos mientras que las estrellas de masa minima enanas rojas queman su combustible muy lentamente y pueden durar de decenas a cientos de miles de millones de anos 97 98 Composicion quimica Editar Vease tambien Metalicidad Cuando se forman estrellas en la actual galaxia de la Via Lactea estan compuestas por un 71 de hidrogeno y un 27 de helio 99 medido en masa con una pequena fraccion de elementos mas pesados Tipicamente la porcion de elementos pesados se mide en terminos del contenido de hierro de la atmosfera estelar ya que el hierro es un elemento comun y sus lineas de absorcion son relativamente faciles de medir La porcion de elementos mas pesados puede ser un indicador de la probabilidad de que la estrella tenga un sistema planetario 100 La estrella con el contenido de hierro mas bajo jamas medido es la enana HE1327 2326 con solo 1 200 000º del contenido de hierro del Sol 101 Por el contrario la estrella rica en el super metal m Leonis tiene casi el doble de abundancia de hierro que el Sol mientras que la estrella planetaria 14 Herculis tiene casi el triple del hierro 102 Tambien existen estrellas quimicamente peculiares que muestran abundancias inusuales de ciertos elementos en su espectro especialmente cromo y tierras raras 103 Las estrellas con atmosferas exteriores mas frias incluido el Sol pueden formar varias moleculas diatomicas y poliatomicas 104 Diametro Editar Las estrellas varian ampliamente en tamano En cada imagen de la secuencia el objeto mas a la derecha aparece como el objeto mas a la izquierda en el siguiente panel La Tierra aparece a la derecha en el panel 1 y el Sol es el segundo en el panel 3 desde la derecha En el panel 6 la estrella mas a la derecha es UY Scuti la estrella mas grande conocida Debido a su gran distancia de la Tierra todas las estrellas excepto el Sol aparecen a simple vista como puntos brillantes en el cielo nocturno que titilan debido al efecto de la atmosfera de la Tierra El Sol es tambien una estrella pero esta lo suficientemente cerca de la Tierra como para aparecer como un disco y proporcionar la luz natural Aparte del Sol la estrella con el mayor tamano aparente es R Doradus con un diametro angular de solo 0 057 segundos de arco 105 Los discos de la mayoria de las estrellas son demasiado pequenos en tamano angular como para ser observados con los actuales telescopios opticos terrestres por lo que se requieren telescopios interferometricos para obtener imagenes de estos objetos Otra tecnica para medir el tamano angular de las estrellas es a traves de la ocultacion Mediante la medicion exacta de la caida del brillo de una estrella que va siendo ocultada por la Luna o el aumento de brillo cuando reaparece se puede calcular su diametro angular 106 El tamano de las estrellas varia desde de las estrellas de neutrones que tienen de 20 a 40 km de diametro hasta las supergigantes como Betelgeuse en la constelacion de Orion con un diametro aproximadamente 1070 veces el del Sol alrededor de 1 490 171 880 km 925 949 878 mi aunque con una densidad mucho mas baja que el Sol 107 Cinematica Editar Las Pleyades un cumulo abierto de estrellas en la constelacion de Tauro Estas estrellas comparten un movimiento comun a traves del espacio 108 El movimiento de una estrella en relacion con el Sol puede proporcionar informacion util sobre el origen y la edad de una estrella asi como sobre la estructura y evolucion de la galaxia circundante Los componentes del movimiento de una estrella consisten en la velocidad radial hacia o desde el Sol y el movimiento angular transversal que se denomina movimiento propio La velocidad radial se mide por el desplazamiento Doppler de las lineas espectrales de la estrella y se da en unidades de km s El movimiento propio de una estrella su paralaje esta determinado por mediciones astrometricas precisas en unidades de mili segundos de arco mas por sus siglas en ingles por ano Conociendo el paralaje de la estrella y su distancia se puede calcular la velocidad de movimiento propio Junto con la velocidad radial se puede calcular la velocidad total Es probable que las estrellas con altas tasas de movimiento propio esten relativamente cerca del Sol lo que las convierte en buenas candidatas para las mediciones de paralaje 109 Cuando se conocen ambas velocidades de movimiento se puede calcular la velocidad espacial de la estrella en relacion con el Sol o la galaxia Entre las estrellas cercanas se ha encontrado que por lo general las estrellas mas jovenes de la poblacion I tienen velocidades mas bajas que las estrellas mas viejas de la poblacion II 110 La comparacion de la cinematica de las estrellas cercanas permitio a los astronomos trazar su origen a puntos comunes en nubes moleculares gigantes y se denominan asociaciones estelares 111 Campo magnetico Editar Articulo principal Campo magnetico estelar Campo magnetico superficial de SU Aur una estrella joven de tipo T Tauri reconstruida por medio de imagenes Zeeman Doppler El campo magnetico de una estrella se genera dentro de las regiones del interior donde ocurre la circulacion convectiva Este movimiento del plasma conductor funciona como una dinamo donde el movimiento de las cargas electricas induce campos magneticos al igual que una dinamo mecanica Esos campos magneticos tienen un gran alcance que se extiende a traves y mas alla de la estrella La intensidad del campo magnetico varia con la masa y composicion de la estrella y la cantidad de actividad superficial magnetica depende de la velocidad de rotacion de la estrella Esta actividad superficial produce manchas estelares que son regiones de campos magneticos fuertes con temperaturas superficiales inferiores a las normales Los bucles coronales arquean las lineas de flujo del campo magnetico que se elevan de la superficie de una estrella a la atmosfera exterior de la misma su corona Los bucles coronales se pueden ver debido al plasma que conducen por toda su longitud Las erupciones estelares son explosiones de particulas de alta energia que se emiten debido a la misma actividad magnetica 112 Las estrellas jovenes que giran rapidamente tienden a tener altos niveles de actividad superficial debido a su campo magnetico El campo magnetico puede actuar sobre el viento estelar de una estrella funcionando como un freno que disminuye gradualmente y con el tiempo la velocidad de rotacion Asi las estrellas mas viejas como el Sol tienen una velocidad de rotacion mucho mas lenta y un nivel mas bajo de actividad superficial Los niveles de actividad de las estrellas que giran lentamente tienden a variar de una manera ciclica y pueden interrumpirse por completo por periodos de tiempo 113 Por ejemplo durante el Minimo de Maunder el Sol sufrio un periodo de 70 anos sin casi ninguna actividad de manchas solares Masa Editar Articulo principal Masa estelar Una de las estrellas mas masivas conocidas es Eta Carinae 114 que con 100 150 veces mas masa que el Sol tendra una vida de solo varios millones de anos Los estudios de los cumulos abiertos mas masivos sugieren 150 M como limite superior para las estrellas en la era actual del universo 115 Esto representa un valor empirico para el limite teorico sobre la masa de estrellas en formacion debido a la creciente presion de radiacion sobre la nube de gas de acrecion Se han medido varias estrellas en el cumulo R136 en la Gran Nube de Magallanes con masas mas grandes 116 pero se ha determinado que podrian haber sido creadas a traves de la colision y fusion de estrellas masivas en sistemas binarios cercanos evitando el limite de 150 M en la formacion de estrellas masivas 117 La nebulosa de reflexion NGC 1999 esta brillantemente iluminada por V380 Orionis centro una estrella variable con aproximadamente 3 5 amp nbsp veces la masa del Sol El remiendo negro del cielo es un agujero enorme del espacio vacio y no de una nebulosa oscura como se pensaba previamente Las primeras estrellas que se formaron despues del Big Bang pudieron haber sido mas grandes hasta 300 M 118 debido a la ausencia completa de elementos mas pesados que el litio en su composicion Es probable que esta generacion de estrellas supermasivas de la poblacion III haya existido en el universo muy temprano es decir se observa que tienen un alto desplazamiento al rojo y puede haber comenzado la produccion de elementos quimicos mas pesados que el hidrogeno que son necesarios para la posterior formacion de planetas y vida En junio de 2015 los astronomos informaron de la evidencia de estrellas de la poblacion III en la galaxia Cosmos Redshift 7 en z 6 60 119 120 Con una masa solo 80 veces mayor que la de Jupiter MJ 2MASS J0523 1403 es la estrella mas pequena conocida que experimenta fusion nuclear en su nucleo 121 Para las estrellas con metalicidad similar a la del Sol la masa minima teorica que la estrella puede tener y todavia sufrir fusion en el nucleo se estima que es de unos 75MJ 122 123 Sin embargo cuando la metalicidad es muy baja el tamano minimo de las estrellas parece ser alrededor del 8 3 de la masa solar o alrededor de 87MJ 123 124 Los cuerpos mas pequenos llamados enanas marrones ocupan un area gris mal definida entre las estrellas y los gigantes gaseosos La combinacion del radio y la masa de una estrella determina su gravedad superficial Las estrellas gigantes tienen una gravedad superficial mucho menor que las estrellas de la secuencia principal mientras que lo contrario es el caso de las estrellas degeneradas y compactas como las enanas blancas La gravedad superficial puede influir en la aparicion del espectro de una estrella con mayor gravedad causando un ensanchamiento de las lineas de absorcion 35 Rotacion Editar Articulo principal Rotacion estelar La velocidad de rotacion de las estrellas se puede determinar a traves de la medicion espectroscopica o mas exactamente mediante el seguimiento de sus manchas estelares Las estrellas jovenes pueden tener una rotacion de mas de 100 km s en el ecuador Por ejemplo la estrella de la clase B Achernar tiene una velocidad ecuatorial de unos 225 km s o mas lo que hace que su ecuador sobresalga hacia fuera y le da un diametro ecuatorial que es mas del 50 mayor que entre los polos Esta velocidad de rotacion esta justo por debajo de la velocidad critica de 300 km s velocidad a la que la estrella se romperia 125 Por el contrario el Sol gira una vez cada 25 35 dias dependiendo de la latitud con una velocidad ecuatorial de 1994 km s El campo magnetico de una estrella de secuencia principal y el viento estelar sirven para ralentizar su rotacion en una cantidad significativa a medida que evoluciona en la secuencia principal 126 Las estrellas degeneradas se han contraido en una masa compacta dando como resultado una velocidad de rotacion rapida Sin embargo tienen tasas de rotacion relativamente bajas en comparacion con lo que cabria esperar por la conservacion del momento angular la tendencia de un cuerpo giratorio a compensar una contraccion del tamano aumentando su velocidad de giro Una gran parte del momento angular de la estrella se disipa como resultado de la perdida de masa mediante el viento estelar 127 A pesar de esto la velocidad de rotacion de un pulsar puede ser muy rapida Por ejemplo el pulsar en el corazon de la nebulosa del Cangrejo gira 30 veces por segundo 128 La velocidad de rotacion del pulsar disminuira gradualmente debido a la emision de radiacion Temperatura Editar La temperatura superficial de una estrella de la secuencia principal esta determinada por la velocidad de produccion de energia de su nucleo y por su radio y por lo general se calcula a partir del indice de color de la estrella 129 La temperatura se da normalmente en terminos de una temperatura efectiva que es la temperatura de un cuerpo negro idealizado que irradia su energia a la misma luminosidad por area de superficie que la estrella 130 La temperatura en la region central de una estrella es de varios millones de grados kelvin 131 La temperatura estelar determinara la velocidad de ionizacion de diversos elementos dando lugar a lineas de absorcion caracteristicas en el espectro La temperatura superficial de una estrella junto con su magnitud absoluta visual y las caracteristicas de absorcion se utilizan para clasificar una estrella vease clasificacion abajo 35 Las estrellas mas grandes de la secuencia principal pueden tener temperaturas superficiales de 50 000 K Las estrellas mas pequenas tales como el Sol tienen temperaturas superficiales de algunos miles de K Los gigantes rojos tienen temperaturas superficiales relativamente bajas de cerca de 3600 K pero tambien tienen una alta luminosidad debido a su gran superficie exterior 132 Radiacion EditarLa energia producida por las estrellas producto de la fusion nuclear se irradia al espacio tanto como radiacion electromagnetica como radiacion de particulas Esta ultima emitida por una estrella se manifiesta como el viento estelar 133 que fluye desde las capas externas en forma de protones cargados electricamente y particulas alfa y beta Aunque casi sin masa tambien existe un flujo constante de neutrinos que emanan del nucleo de la estrella La produccion de energia en el nucleo es la razon por la cual las estrellas brillan tan intensamente cada vez que dos o mas nucleos atomicos se fusionan para formar un unico nucleo atomico de un nuevo elemento mas pesado se liberan fotones de rayos gamma producto de la fusion nuclear Esta energia se convierte en otras formas de energia electromagnetica de menor frecuencia como la luz visible cuando alcanza las capas exteriores de la estrella El color de una estrella determinado por la frecuencia mas intensa de la luz visible depende de la temperatura de las capas exteriores de la estrella incluida su fotosfera 134 Ademas de la luz visible las estrellas tambien emiten formas de radiacion electromagnetica que son invisibles para el ojo humano De hecho la radiacion electromagnetica estelar abarca todo el espectro electromagnetico desde las longitudes de onda mas largas de las ondas de radio pasando por el infrarrojo la luz visible y la ultravioleta hasta las mas cortas de los rayos X y los rayos gamma Desde el punto de vista de la energia total emitida por una estrella no todos los componentes de la radiacion electromagnetica estelar son significativos pero todas las frecuencias proporcionan una vision de la fisica de la estrella Usando el espectro estelar los astronomos pueden tambien determinar la temperatura superficial la gravedad superficial la metalicidad y la velocidad de rotacion de una estrella Si se encuentra la distancia de la estrella tal como midiendo el paralaje entonces se puede derivar la luminosidad de la estrella La masa el radio la gravedad de la superficie y el periodo de rotacion pueden estimarse a partir de modelos estelares La masa se puede calcular para las estrellas en sistemas binarios midiendo sus velocidades orbitales y las distancias Se ha utilizado la microlente gravitacional para medir la masa individual de una estrella 135 Con estos parametros los astronomos tambien pueden estimar la edad de la estrella 136 Luminosidad Editar La luminosidad de una estrella es la cantidad de luz y otras formas de energia radiante irradiada por unidad de tiempo Cuenta con unidades de potencia La luminosidad de una estrella esta determinada por su radio y temperatura superficial Muchas estrellas no irradian uniformemente en toda su superficie Por ejemplo la estrella de rotacion rapida Vega tiene un flujo de energia mas alto potencia por unidad de area en sus polos que a lo largo de su ecuador 137 Las manchas superficiales de una estrella con temperatura mas baja y luminosidad que el promedio se conocen como manchas estelares Por lo general las estrellas pequenas y enanas como nuestro Sol tienen manchas esencialmente sin rasgos con solo pequenas manchas Por el contrario las estrellas gigantes presentan manchas estelares mucho mas grandes y mas evidentes 138 y tambien exhiben una fuerte oscurecimiento del limbo estelar Es decir el brillo disminuye hacia el borde del disco estelar 139 Las estrellas fulgurantes enanas rojas tales como UV Ceti pueden tambien poseer prominentes manchas caracteristicas 140 Magnitud Editar Articulos principales Magnitud aparentey Magnitud absoluta El brillo aparente de una estrella se expresa en terminos de su magnitud aparente Es una funcion de la luminosidad de la estrella su distancia de la Tierra y la alteracion de la luz de la estrella mientras que pasa a traves de la atmosfera de la Tierra La magnitud intrinseca o absoluta esta directamente relacionada con la luminosidad de la estrella y es la magnitud aparente de una estrella si la distancia entre la Tierra y la estrella fuera de 10 parsecs 32 6 anos luz Numero de estrellas mas brillantes por magnitud Aparentemagnitud Numero de estrellas 141 0 41 152 483 1714 5135 1 6026 4 8007 14 000Tanto las escalas de magnitud aparente como absoluta son unidades logaritmicas una diferencia de numero entero en magnitud es igual a una variacion de brillo de aproximadamente 2 5 veces 142 la raiz quinta de 100 o aproximadamente 2 512 Esto significa que una estrella de primera magnitud 1 00 es aproximadamente 2 5 veces mas brillante que una estrella de segunda magnitud 2 00 y unas 100 veces mas brillante que una estrella de sexta magnitud 6 00 Las estrellas mas debiles visibles a simple vista bajo condiciones visuales idoneas son de magnitud 6 En las escalas tanto de magnitud aparente como absoluta cuanto menor es el numero de magnitud mas brillante es la estrella por el contrario cuanto mayor sea el numero de magnitud mas debil sera la estrella Las estrellas mas brillantes en cualquier escala tienen numeros de magnitudes negativas La variacion de brillo DL entre dos estrellas se calcula restando el numero de magnitud de la estrella mas brillante mb del numero de magnitud de la estrella mas debil mf utilizando la diferencia como exponente para el numero de base 2 512 es decir D m m f m b displaystyle Delta m m mathrm f m mathrm b 2 512 D m D L displaystyle 2 512 Delta m Delta L En relacion con la luminosidad y la distancia de la Tierra la magnitud absoluta de una estrella M y la magnitud aparente m no son equivalentes 142 Por ejemplo la estrella brillante Sirio tiene una magnitud aparente de 1 44 pero tiene una magnitud absoluta de 1 41 El Sol tiene una magnitud aparente de 26 7 pero su magnitud absoluta es solo 4 83 Sirio la estrella mas brillante del cielo nocturno vista desde la Tierra es aproximadamente 23 veces mas luminosa que el Sol mientras que Canopus la segunda estrella mas brillante del cielo nocturno con una magnitud absoluta de 5 53 es aproximadamente 14 000 veces mas luminosa que el Sol Sin embargo aunque Canopus es mucho mas luminosa que Sirio esta aparece mas brillante que Canopus Esto se debe a que Sirio esta a solo 8 6 anos luz de la Tierra mientras que Canopus esta mucho mas lejos a una distancia de 310 anos luz A partir de 2006 la estrella con la magnitud absoluta mas alta conocida es LBV 1806 20 con una magnitud de 14 2 Esta estrella es al menos 5 000 000 de veces mas luminosa que el Sol 143 Las estrellas menos luminosas que se conocen a 2017 se encuentran en el cumulo NGC 6397 Las enanas rojas mas debiles en el cumulo eran de magnitud 26 mientras que tambien fue descubierta una enana blanca de magnitud 28 Estas estrellas debiles son tan oscuras que su luz seria tan poco brillante como una vela de cumpleanos en la Luna vista desde la Tierra 144 Clasificacion EditarArticulo principal Clasificacion estelar Clasificacion de las estrellas segun la clasificacion de Morgan Keenan Clasificacion Color Temperatura C Ejemplo W O Azul 100000 Wolf Rayet B Blanco azulado 25 000 Spica A Blanco 11 500 Sirio F Blanco amarillento 7500 Canopus G Amarillo 6000 Sol K Anaranjado amarillento 4700 Arturo M Anaranjado 3000 Antares R Anaranjado rojizo 2600 CW Leonis N Rojo naranja 2000 Betelgeuse S Rojo 1400 u AndromedaeLa primera clasificacion estelar fue realizada por Hiparco de Nicea y preservada en la cultura occidental a traves de Ptolomeo en una obra llamada Almagesto Este sistema clasificaba las estrellas por la intensidad de su brillo aparente visto desde la Tierra Hiparco definio una escala decreciente de magnitudes donde las estrellas mas brillantes son de primera magnitud y las menos brillantes casi invisibles a simple vista son de sexta magnitud Aunque ya no se emplea constituyo la base para la clasificacion actual El sistema de clasificacion estelar actual se origino a principios del siglo XX cuando las estrellas fueron clasificadas de la A hasta la Q con base en la fuerza de la linea de hidrogeno 145 Se penso que la resistencia de la linea de hidrogeno era una simple funcion lineal de la temperatura Si bien era mas complicado se fortalecia con el aumento de la temperatura llegando a su maximo cerca de 9000 K y luego disminuyendo a mayores temperaturas Cuando se reordenaron las clasificaciones basandose en la temperatura se asemejo mas al esquema moderno 146 Ademas las estrellas pueden clasificarse por los efectos de luminosidad que se encuentran en sus lineas espectrales que corresponden a su tamano espacial y estan determinadas por su gravedad superficial Estos van desde 0 hipergigantes a III gigantes a V enanas de la secuencia principal asimismo algunos autores agregan VII enanas blancas La mayoria de las estrellas pertenecen a la secuencia principal que esta constituida por estrellas ordinarias que queman hidrogeno Estos se dividen a lo largo de una banda estrecha diagonal cuando representa graficamente en funcion de su magnitud y espectral absoluta tipo 147 El Sol es una enana amarilla del tipo G2V de secuencia principal de temperatura intermedia y tamano ordinario Existe una nomenclatura adicional en forma de letras minusculas anadidas al final del tipo espectral con el proposito de indicar caracteristicas peculiares del espectro Por ejemplo una e puede indicar la presencia de lineas de emision m representa niveles inusualmente altos de metales y var puede significar variaciones en el tipo espectral 147 Las estrellas enanas blancas tienen su propia clase que comienza con la letra D Esta se subdivide en las clases DA DB DC DO DZ y DQ dependiendo de los tipos de lineas prominentes que se encuentran en el espectro A esto le sigue un valor numerico que indica la temperatura 148 Clases de luminosidad Editar Clase Descripcion 0 Hipergigantes Ia Supergigantes Luminosas Ib Supergigantes II Gigantes luminosas III Gigantes IV Sub gigantes V Enanas Sol VI Sub enanas VII Enanas blancasLa clasificacion de Harvard de tipos espectrales no determina univocamente las caracteristicas de una estrella Estrellas con la misma temperatura pueden tener tamanos muy diferentes lo que implica luminosidades tambien muy diferentes Para distinguirlas se definieron en Yerkes las clases de luminosidad En este sistema de clasificacion se examina nuevamente el espectro estelar y se buscan lineas espectrales sensibles a la gravedad de la estrella De este modo es posible estimar su tamano Ambos sistemas de clasificacion son complementarios Aproximadamente un 10 de todas las estrellas son enanas blancas un 70 son estrellas de tipo M un 10 son estrellas de tipo K y un 4 son estrellas tipo G como el Sol Tan solo un 1 de las estrellas son de mayor masa y tipos A y F Las estrellas de Wolf Rayet son extremadamente infrecuentes Las enanas marrones proyectos de estrellas que se quedaron a medias a causa de su pequena masa podrian ser muy abundantes pero su debil luminosidad impide realizar un censo apropiado Clasificacion gravitacional de estrellas Editar Las estrellas pueden clasificarse de acuerdo a cuatro criterios gravitacionales instaurados por la Union Astronomica Internacional en 2006 Esta clasificacion estelar de la UAI es la mas aceptada y comunmente usada Clasificacion por centro gravitacional estelar Editar El primer criterio es la presencia o ausencia de un centro gravitacional estelar es decir si forman parte de un sistema estelar Las estrellas que forman parte de un sistema estelar presencia de centro gravitacional estelar se denominan estrellas sistemicas Las estrellas que no forman parte de un sistema estelar ausencia de centro gravitacional estelar se denominan estrellas solitarias Clasificacion de estrellas sistemicas por posicion Editar Las estrellas sistemicas que forman parte de un sistema estelar pueden ser a su vez de dos tipos Las estrellas centrales son aquellas estrellas sistemicas que actuan como centro gravitacional de otras estrellas Esto quiere decir que otras estrellas las orbitan Las estrellas sistemicas que orbitan a una estrella central se denominan estrellas satelites Clasificacion de estrellas por agrupacion gravitacional Editar Esta clasificacion de las estrellas se basa en distinguir dos tipos de estrellas dependiendo de si estas se agrupan con otras estrellas mediante fuerzas de atraccion gravitacional Esta clasificacion refiere a dos tipos de estrellas cumulares e independientes de acuerdo a si se encuentran o no unidas a otras estrellas y ademas esta union no se debe a la presencia de un centro gravitacional estelar es decir ninguna estrella gira alrededor de otra y sin embargo se encuentran unidas gravitacionalmente Las estrellas cumulares son aquellas que forman cumulos estelares Si el cumulo es globular las estrellas se atraen por gravedad las estrellas se atraen mutuamente Si el cumulo es abierto las estrellas se atraen por gravitacion en donde el centro gravitacional es el centro de masa del cumulo las estrellas orbitan un centro gravitacional en comun que las mantiene unidas Las estrellas independientes son aquellas que no forman cumulos estelares con ninguna otra estrella Sin embargo hay estrellas independientes que si forman parte de un sistema estelar pues orbitan estrellas o son centro de otras Este seria el caso de estrellas sistemicas independientes Clasificacion de estrellas por sistema planetario Editar Las estrellas que forman parte de un sistema planetario se denominan estrellas planetarias entendiendose por sistema planetario al conjunto de la estrella o sistema estelar central y los distintos cuerpos celestes planetas asteroides cometas que orbitan a su alrededor Por el contrario se denomina estrellas unicas a las que no poseen otros cuerpos que las orbiten Estrellas variables EditarArticulo principal Estrella variable La apariencia asimetrica de Mira una estrella variable oscilante Las estrellas variables tienen cambios periodicos o aleatorios en la luminosidad debido a propiedades intrinsecas o extrinsecas De las estrellas intrinsecamente variables los tipos primarios pueden subdividirse en tres grupos principales Durante su evolucion estelar algunas estrellas pasan por fases donde pueden convertirse en variables pulsantes Las estrellas variables pulsantes varian en radio y luminosidad a lo largo del tiempo expandiendose y contrayendose con periodos que van desde minutos a anos dependiendo del tamano de la estrella Esta categoria incluye a estrellas como las variables Cefeidas y similares a las Cefeidas y variables de largo periodo como Mira 149 Las variables eruptivas son estrellas que experimentan aumentos repentinos de luminosidad debido a erupciones o eventos de eyeccion de masa 149 Este grupo incluye protoestrellas estrellas de Wolf Rayet y estrellas fulgurantes asi como tambien estrellas gigantes y supergigantes Las estrellas variables cataclismicas o explosivas son aquellas que experimentan un cambio dramatico en sus propiedades Este grupo incluye las novas y las supernovas Un sistema de estrellas binarias que incluya una enana blanca cercana puede producir ciertos tipos de estas espectaculares explosiones estelares incluyendo la nova y una supernova tipo 1a 6 La explosion se crea cuando la enana blanca acumula el hidrogeno de la estrella companera adquiriendo masa hasta que el hidrogeno experimenta fusion 150 Algunas novas tambien son recurrentes presentando brotes periodicos de amplitud moderada 149 Las estrellas tambien pueden variar en luminosidad debido a factores extrinsecos tales como las binarias eclipsantes asi como estrellas giratorias que producen manchas extremas 149 Un ejemplo notable de binaria eclipsante es Algol que regularmente varia en magnitud de 2 3 a 3 5 durante un periodo de 2 87 dias Estructura estelar EditarArticulo principal Estructura estelar Estructuras internas de las estrellas de la secuencia principal zonas de conveccion con ciclos de flecha y zonas radiactivas con destellos rojos A la izquierda una enana roja de baja masa en el centro una enana amarilla de tamano medio y a la derecha una estrella de secuencia principal azul blanca masiva El interior de una estrella estable esta en un estado de equilibrio hidrostatico las fuerzas sobre cualquier pequeno volumen se contrapesan casi exactamente entre si Las fuerzas equilibradas son la fuerza gravitacional hacia adentro y una fuerza hacia fuera debido al gradiente de presion dentro de la estrella El gradiente de presion se establece mediante el gradiente de temperatura del plasma la parte exterior de la estrella es mas fria que el nucleo La temperatura en el nucleo de una estrella de secuencia principal o estrella gigante es al menos del orden de 107 K La temperatura y la presion resultantes en el nucleo de combustion de hidrogeno de una estrella de secuencia principal son suficientes para que se produzca la fusion nuclear y para que se produzca suficiente energia para evitar un colapso adicional de la estrella 151 152 A medida que los nucleos atomicos se fusionan en el nucleo emiten energia en forma de rayos gamma Estos fotones interactuan con el plasma circundante agregando a la energia termica en el nucleo Las estrellas de la secuencia principal convierten el hidrogeno en helio creando una proporcion lenta pero constante de helio en el nucleo Finalmente el contenido de helio se vuelve predominante y cesa la produccion de energia en el nucleo En cambio para las estrellas de mas de 0 4 M la fusion se produce en una capa de expansion lenta alrededor del nucleo de helio degenerado 153 Ademas del equilibrio hidrostatico el interior de una estrella estable tambien mantendra un balance energetico de equilibrio termico Hay un gradiente de temperatura radial a traves del interior que da lugar a un flujo de la energia que fluye hacia el exterior El flujo saliente de energia que deja cualquier capa dentro de la estrella coincidira exactamente con el flujo entrante desde abajo La zona de radiacion es la region del interior estelar donde el flujo de energia hacia el exterior depende de la transferencia radiante de calor ya que la transferencia de calor conectiva es ineficiente en esa zona En esta region el plasma no sera perturbado y cualquier movimiento de masa se extinguira Sin embargo si este no es el caso entonces el plasma se vuelve inestable y se produce la conveccion formando una zona convectiva Esto puede ocurrir por ejemplo en regiones donde se producen flujos de energia muy elevados como cerca del nucleo o en areas con alta opacidad haciendo ineficiente la transferencia radiativa de calor como en el envolvente exterior 152 La ocurrecia de conveccion en la envoltura externa de una estrella de secuencia principal depende de la masa de la estrella Las estrellas con varias veces la masa del Sol tienen una zona de conveccion profunda en el interior y una zona radiativa en las capas externas 154 Las estrellas enanas rojas con menos de 0 4 M son convectivas en todas partes lo que previene la acumulacion de un nucleo de helio 4 Para la mayoria de las estrellas las zonas convectivas tambien varian con el tiempo a medida que se modifican la edad y la constitucion de las estrellas 152 Seccion transversal del Sol La fotosfera es la porcion de una estrella que es visible para un observador Esta es la capa en la que el plasma de la estrella se vuelve transparente a los fotones de luz A partir de aqui se libera la energia generada en el nucleo para propagarse al espacio Es dentro de la fotosfera donde aparecen manchas solares regiones de temperatura inferior a la media Por encima del nivel de la fotosfera esta la atmosfera estelar En una estrella de secuencia principal como el Sol el nivel mas bajo de la atmosfera justo por encima de la fotosfera es la region delgada de la cromosfera donde aparecen espiculas y tambien donde comienzan las fulguraciones estelares Por encima de ella esta la region de transicion donde aumenta rapidamente la temperatura a una distancia de solo 100 kilometros 62 mi Mas alla esta la corona un volumen de plasma sobrecalentado que puede extenderse hacia afuera hasta varios millones de kilometros 155 A pesar de su alta temperatura la corona emite muy poca luz debido a su baja densidad de gas Normalmente la region de la corona del Sol solo es visible durante un eclipse solar Desde la corona se expande un viento estelar de particulas de plasma hacia fuera desde la estrella hasta que interactua con el medio interestelar Para el Sol la influencia de su viento solar se extiende a lo largo de una region en forma de burbuja llamada heliosfera 156 Rutas de reaccion de fusion nuclear EditarArticulo principal Nucleosintesis estelar Descripcion general de la cadena proton proton El ciclo carbono nitrogeno oxigeno En los nucleos de las estrellas tienen lugar una variedad de reacciones de fusion nuclear que dependen de su masa y composicion Cuando se fusionan los nucleos la masa del producto fusionado es menor que la masa de las partes originales Esta masa perdida se convierte en energia electromagnetica de acuerdo con la relacion de equivalencia entre masa y energia E mc2 3 El proceso de fusion de hidrogeno es sensible a la temperatura por lo que un aumento moderado en la temperatura del nucleo dara lugar a un aumento significativo en la tasa de fusion Como resultado la temperatura central de las estrellas de secuencia principal solo varia de 4 millones de grados kelvin para una estrella de clase M pequena a 40 millones de grados kelvin para una estrella masiva de clase O 131 En el nucleo del Sol con un nucleo de 10 millones de grados kelvin el hidrogeno se fusiona para formar helio mediante la cadena proton proton 157 4 H 2 H 2e 2ne 4 0 MeV 1 0 MeV 2e 2e 2g 2 x 1 0 MeV 2 H 2 H 2 He 2g 5 5 MeV 2 He 4He 2 H 12 9 MeV Estas reacciones quedan reducidas en la reaccion global 4 H 4He 2e 2g 2ne 26 7 MeV Donde e es un positron g es un foton de rayos gamma ne es un neutrino y H y He son isotopos de hidrogeno y helio respectivamente La energia liberada por esta reaccion esta en millones de electronvoltios que en realidad solo es una pequena cantidad de energia Sin embargo ocurren constantemente un numero enorme de estas reacciones produciendo toda la energia necesaria para sostener la salida de radiacion de la estrella En comparacion la combustion de dos moleculas de gas hidrogeno con una molecula de gas oxigeno solo libera 5 7 eV Minima masa estelar requerida para la fusion Elemento MasassolaresHidrogeno 0 01Helio 0 4Carbono 5 158 Neon 8En estrellas mas masivas el helio se produce en un ciclo de reacciones catalizadas por el carbono es el ciclo CNO o ciclo de Bethe 157 En estrellas cuyos nucleos se encuentran a 100 millones de grados K y cuyas masas van desde 0 5 a las 10 M el helio resultante de las primeras reacciones puede transformarse en carbono mediante del proceso triple alfa 4He 4He 92 keV 8 Be 4He 8 Be 67 keV 12 C 12 C 12C g 7 4 MeVLa reaccion global es 34He 12C g 7 2 MeVEn las estrellas masivas los elementos mas pesados tambien se pueden producir combustion en un nucleo de contraccion mediante los procesos de combustion de neon y de combustion de oxigeno La fase final del proceso de nucleosintesis estelar es el proceso de combustion del silicio que da como resultado la produccion del hierro isotopico estable 56 un proceso endotermico que consume energia por lo que solo se puede producir energia adicional a traves del colapso gravitacional 157 El ejemplo siguiente muestra la cantidad de tiempo requerida para que una estrella de 20 M consuma todo su combustible nuclear Como estrella de la secuencia principal de clase O seria 8 veces el radio solar y 62 000 veces la luminosidad del Sol 159 Materialcombustible Temperatura millones de grados kelvin Densidad kg cm Duracion de la combustion t en anos H 37 0 0045 8 1 millonesHe 188 0 97 1 2 millonesC 870 170 976Ne 1 570 3 100 0 6O 1980 5 550 1 25S Si 3 340 33 400 0 0315 160 Vease tambien Editar Portal Astronomia Contenido relacionado con Astronomia Anexo 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