¿Se acuerdan de la escena de la película de Shrek cuando él dice que los ogros son como las cebollas? Las cebollas tienen capas, los ogros también tienen capas dice Shrek. Esta frase del protagonista va mucho más allá del querer hacer callar a Burro. Lo que quiere Shrek es explicarle a Burro que los ogros son complejos, pues tienen varias capas de personalidad, emociones, experiencias, características e historia. Para Shrek los ogros tienen más profundidad de lo que se puede ver a simple vista. He leído que las estrellas también son como las cebollas e inmediatamente recordé la escena de esta película. Tal parece que al igual que los ogros, las estrellas también tienen capas ocultas que revelan una historia más profunda de su formación y evolución. Pero, ¿qué es una estrella?

Una estrella es una esfera de plasma incandescente que genera su propia energía emitiendo luz propia. Las estrellas generan energía a partir de reacciones de fusión nuclear, esto quiere decir que son los núcleos de los átomos los que se unen para generar grandes cantidades de energía y otros átomos cada vez más pesados. Todas las estrellas comienzan fusionando el primer núcleo atómico, el Hidrógeno, el primer elemento químico. Estos átomos se unen para formar Helio y este Helio a su vez se une también para formar los siguientes elementos químicos. Gracias a este proceso estelar es que todos los elementos químicos existen.

El nitrógeno de nuestro ADN, el calcio de nuestros dientes, el hierro de nuestra sangre, el carbono de nuestras tartas de manzana se hizo en los interiores de estrellas en proceso de colapso. Estamos hechos, pues, de sustancia estelar.

(Sagan, 1983)

Para entender cómo producen las estrellas todos los elementos químicos del universo, tenemos que conocer su evolución estelar. Las estrellas no siempre fueron estrellas, no son eternas, sino que tuvieron un nacimiento y también fenecerán. Las primeras estrellas datan de hace 400 millones de años después de ocurrido el Big Bang y son denominadas de Población III. Estas estrellas se produjeron a partir de gas molecular de Hidrógeno y Helio que se ensambló en densas nubes que al agruparse colapsó por la gravedad. Las estrellas primeras fueron masivas y destruyeron la nube molecular alrededor de ellas al formarse ganando bastante masa y elevando su temperatura lo que hizo que se comenzara a producir las primeras nucleosíntesis generando bastante energía. Este proceso duró muy poco tiempo y terminó con un desequilibrio entre su gravedad y su presión culminando así en una fuerte explosión expulsando con ellas gas molecular, elementos químicos más pesados y energía. El estallido de las primeras estrellas dejó escombros en el universo, mismos escombros en donde se levantarían otras estrellas bajo el mismo proceso.

Con el pasar del tiempo y la expansión del universo comenzarían a nacer cada vez más y más estrellas. Si bien ahora conocemos que las estrellas surgidas después de las de población III, nacen de la misma forma desde densas nubes de gas, no todas son tan masivas, tan calientes o explotan rápidamente, incluso sabemos que no todas explotan. Las estrellas nacen y mueren, pero su calidad de vida depende de su masa inicial. Si la estrella es muy masiva tendrá una vida demasiado corta, mientras que si es muy pequeña su vida será muy larga.

Una de las formas de entender la vida de las estrellas es el Diagrama de Hertzprung-Russell (HR). El Diagrama de Hertzprung-Russell es un gráfico que clasifica las estrellas respecto a su luminosidad en función de su temperatura. ¡Porque las estrellas a parte de su masa, también brillan y tienen una temperatura! Aunque este diagrama no muestra las estrellas a través del tiempo sí nos permite, apoyándonos del estudio de su Luminosidad y Temperatura, comprender cómo evoluciona una estrella.

El diagrama HR nos ayuda a clasificar las estrellas por su espectro. De aquí que existan siete tipos de estrellas clasificadas respecto a su espectro OBAFGKM, siendo la O la más caliente con una temperatura mayor a 30000 Kelvin y la M la más fría con temperaturas menores a 3000 Kelvin. Con esta clasificación logramos entender cómo es el paso de las estrellas, a lo largo de su vida, por varias etapas, temperaturas y obviamente espectros. Esto se conoce debido a que mientras pasa el tiempo las estrellas queman Hidrógeno en sus núcleos y tienen una estabilidad. Cuando están consumiendo Hidrógeno se encuentran en la llamada secuencia principal (diagonal central del HR). Cuando queman todo o casi todo su Hidrógeno comienzan a expandirse y forman gigantes y supergigantes aumentando su luminosidad, pero disminuyendo su temperatura. Luego de quemar todo su combustible pueden explotar como dijimos anteriormente o no explotar y reducirse en tamaño formando estrellas enanas.

La evolución estelar es magnífica e interesante, no siempre son iguales y van cambiando en el tiempo. Si bien estos cambios se desarrollan en millones o miles de millones de años y a nuestra limitada existencia humana nos parece inconmensurable, en escala universal son tiempos bastantes cortos. No todas las estrellas viven de la misma forma o viven el mismo tiempo o generan todos los elementos químicos. Hay estrellas que en su explosión generan el oro, el platino y tantos otros metales que llevamos en nuestras joyas. Otras en cambio, apenas generarán solo carbono u oxígeno. Este último será el caso de nuestro Sol el cual por su baja masa no sintetizará elementos pesados y por ende tampoco explotará.

Aunque hay estrellas que explotan y otras que no, todas tienen capas de elementos químicos que van generando en un determinado tiempo. Si ponemos el ejemplo de una estrella de 25 masas solares la combustión de hidrógeno dura millones de años, luego la combustión del Helio sucede en 0.5 millones de años, seguidamente el carbono se quema solo en 600 años, a continuación, el Neón se consume en solo un año y el oxígeno en 6 meses. Por último, el Silicio se convierte en Hierro en un solo día. Si observamos la figura 3 podemos ver que las estrellas tienen capas donde cada capa nos da información sobre la vida de la estrella. Una estrella se parece tanto a un ogro como a una cebolla en donde el núcleo de la estrella tendrá el elemento más pesado y su capa exterior el más liviano y simple, cada capa nos dará datos sobre su evolución. Así que cada vez que veas una cebolla o un ogro piensa en una estrella como algo que tiene una historia más allá de su envoltura.

Referencias

Sagan, C. (1983). Cosmos. The University of Oklahoma Press.
Bedon, A; Pons, J. (2022). Astrofísica Estelar. Universidad Internacional de Valencia.