Estrella

Las teorías sobre la evolución estelar se basan fundamentalmente en pruebas obtenidas de estudios de los espectros relacionados con la luminosidad. Las observaciones realizadas han demostrado que muchas de las estrellas conocidas se pueden clasificar en una secuencia regular en la que las más brillantes son las más calientes y las más pequeñas, las más frías. Esta serie de estrellas aparece como una banda conocida como la secuencia principal en el diagrama temperatura-luminosidad desarrollado por el astrónomo danés Ejnar Hertzsprung y el astrónomo estadounidense Henry Norris Russell y conocido como diagrama Hertzsprung-Russell. Otros grupos de estrellas que aparecen en el diagrama incluyen a las estrellas gigantes y enanas antes mencionadas.

Una estrella comienza su ciclo como una gran masa de gas relativamente fría. La contracción de este gas y el consiguiente aumento de temperatura continúa hasta que la temperatura interior de la estrella alcanza un valor de 1.000.000 °C. En este punto tienen lugar reacciones nucleares, cuyo resultado es que los núcleos de los átomos de hidrógeno se combinan con los deuterones (núcleos de los llamados átomos de hidrógeno pesado) para formar núcleos de helio. Esta reacción libera grandes cantidades de energía (véase Energía nuclear), y se detiene la nueva contracción de la estrella.

Cuando finaliza la liberación de energía de la reacción deuterón-núcleo de hidrógeno, la contracción comienza de nuevo y la temperatura de la estrella vuelve a aumentar hasta que alcanza un punto en el que se puede dar una reacción entre el hidrógeno y el litio y otros metales ligeros presentes en el cuerpo de la estrella. De nuevo se libera energía y la contracción se detiene. Cuando el litio y otros materiales ligeros se consumen, la contracción se reanuda y la estrella entra en la etapa final del desarrollo en la cual el hidrógeno se transforma en helio a temperaturas muy altas merced a la acción catalítica del carbono y el nitrógeno. Esta reacción termonuclear es característica de la secuencia principal de estrellas mencionada antes y continúa hasta que se consume todo el hidrógeno que hay. La estrella se hincha gradualmente y se convierte en una gigante roja. Alcanza su mayor tamaño cuando todo su hidrógeno central se ha convertido en helio. Si continúa brillando, la temperatura del centro debe subir lo suficiente como para producir la fusión de los núcleos de helio. Durante este proceso es probable que la estrella se haga mucho más pequeña y más densa. Cuando ha gastado todas las posibles fuentes de energía nuclear, se contrae de nuevo y se convierte en una enana blanca. Esta etapa final puede estar marcada por las explosiones estelares conocidas como novas. Cuando una estrella se despoja de su cubierta exterior por explosión como una nova o una supernova, devuelve al medio interestelar elementos más pesados que el hidrógeno que ha sintetizado en su interior. Las generaciones futuras de estrellas formadas a partir de este material comenzarán por tanto su vida con un surtido más rico de elementos más pesados que las anteriores generaciones de estrellas. Las estrellas que se despojan de sus capas exteriores de una forma no explosiva se convierten en nebulosas planetarias, estrellas viejas rodeadas por esferas de gas que irradian en una gama múltiple de longitudes de onda.

Las estrellas con una masa muchas veces mayor que la del Sol recorren su ciclo de evolución con rapidez según los patrones astronómicos, quizá un lapso de unos pocos millones de años desde su nacimiento hasta la explosión de una supernova. Los restos de la estrella pueden ser una estrella de neutrones. Sin embargo, existe un límite para el tamaño de las estrellas de neutrones, más allá del cual estos cuerpos se ven obligados a contraerse hasta que se convierten en un agujero negro, del que no puede escapar ninguna radiación. Estrellas típicas como el Sol pueden persistir durante muchos miles de millones de años. El destino final de las enanas de masa baja es desconocido, excepto que cesan de irradiar de forma apreciable. Lo más probable es que se conviertan en cenizas o enanas negras. Para la discusión de los procesos nucleares de la evolución estelar, véase Átomo.

El nacimiento de las estrellas está íntimamente conectado con la presencia de granos de polvo y moléculas, como en la nebulosa de Orión en nuestra galaxia. Aquí, el hidrógeno molecular (H₂) está condensado a altas densidades y temperaturas, y sus moléculas están disociadas. Entonces, el hidrógeno atómico vuelve a colapsarse y forma un denso núcleo estelar que atrae gravitacionalmente el material circundante. El núcleo caliente disipa la nube de polvo de las moléculas sobrecargadas y surge la nueva estrella. Un posterior calentamiento gravitacional aumenta la temperatura hasta que se pueden dar procesos nucleares. Las estrellas nacen, por lo general, en pequeños grupos en un extremo de una gran nube molecular. Sucesivas generaciones de estrellas se consumen cada vez más en el extremo de la nube, dejando un rastro de estrellas de edad creciente.

Se ha observado el nacimiento de estrellas en fotografías tomadas en una región del cielo durante un periodo de años. Modernas técnicas de ultravioletas, infrarrojos y radioastronomía han fijado con precisión otros lugares de formación de estrellas y han detectado signos de los procesos que tienen lugar en la actualidad.

Véase también Cosmología; Cúmulo de estrellas; Estrella de carbono; Nucleosíntesis; Origen del Universo.