¿CÓMO SE DESTRUYE UNA ESTRELLA?

PABLO G. PÉREZ GONZÁLEZ

21 ENE 2024 - 23:20 COT

Esta sección va de astrofísica, así que, obviamente, nos referimos a la destrucción de esos objetos celestes, el Sol entre ellas, que nos proporcionan la energía necesaria para la vida. Pero, curiosamente, la respuesta a la pregunta que planteamos hoy no es muy diferente a lo que podríamos decir sobre la (auto)destrucción de estrellas del cine (o de cualquier persona), de las que oímos más historias que de los astros. Las estrellas se destruyen por consumo, incluso por abuso, de sustancias que provocan desequilibrios irremediables. También se destruyen por malas, incluso oscuras, compañías. Elijan las estrellas del cine o la música que quieran pensando en esas formas de destrucción, yo les daré ejemplos cósmicos.

Se suele decir, a mí me lo enseñó un profesor de la Universidad Complutense de Madrid, que las estrellas son el campo de batalla de dos grandes enemigas: la presión y la gravedad. Cada una se busca sus aliadas. Y se suele añadir que, al final, siempre hay una ganadora.

Lo sé, las comparaciones siempre son odiosas, pero sirven para entender, en parte, los problemas. Imaginen un globo. Las paredes del globo, con su látex, se oponen a que el aire pueda entrar. Hay que soplar con fuerza para que la presión del aire introducido venza la resistencia a la deformación del globo y se hinche. Si dejamos el globo suelto y sin cerrar, la presión del aire dentro se intenta igualar a la de fuera y no resiste el empuje del látex, con lo que se desinfla.

Veamos cómo comparamos un globo con una estrella. Lo análogo a las paredes de látex que comprimen el globo es la gravedad, que tiende a que la materia se concentre. Al disminuir el volumen, aumenta la densidad. En una estrella, esa materia es gas, principalmente hidrógeno. Un gas, al comprimirse, aumenta su temperatura y su presión. Igual que el aire que introducimos en el globo, el gas de una estrella, con su presión, tiende a expandir la estrella. Ahí tenemos los dos contendientes: la gravedad tiende a que todo caiga hacía el centro de la estrella, la presión tiende a que el gas se disperse. Y en esa gran batalla pasa la estrella toda su vida, incluyendo la etapa antes de su nacimiento como tal y el proceso de su muerte o destrucción. Todo depende de si la presión puede contrarrestar la gravedad.

Antes de que la estrella nazca, y ahora diremos qué significa eso, la gravedad gana. Es más fuerte que la presión del gas, entre otras cosas porque las nubes de gas que dan lugar a estrellas empiezan su evolución con temperaturas del orden de -250 grados (compárese con la temperatura de 6000 grados en la superficie del Sol). Pero las nubes se van comprimiendo y calentando. Aumenta la temperatura y la presión y ésta podría llegar a contrarrestar la gravedad. Sin embargo, la gravedad se busca una aliada: ¡la luz! El gas caliente emite luz y esa energía que se lleva la emisión enfría el gas y el colapso continúa.

Eventualmente puede llegar un momento en que la presión se busca su propia aliada. Dependiendo del tamaño de la nube maternal, en el colapso se pueden alcanzar temperaturas tan altas en el centro que provocan que los átomos de hidrógeno choquen entre sí. Conociendo que la temperatura es la propiedad física que nos dice cuán rápido se mueven las partículas del gas, se entenderá que los átomos acaban venciendo su repulsión eléctrica y se fusionan para formar núcleos de elementos más pesados. Ha nacido una estrella, con un núcleo que alberga fusiones nucleares.

En primer lugar, se forma helio, aunque no directamente, eso sí, la fusión se produce por partes, pero eso es otra historia. La fusión nuclear produce energía y gracias a esa energía extra que recibe el gas de la estrella, finalmente la presión del gas equilibra la gravedad y la estrella se hace estable. Gravedad más luz acaban en tablas contra presión y fusión. Pero no para siempre, los contendientes se fatigan. En todo caso, en ese equilibrio ha estado el Sol durante 4500 millones de años, y otros tantos le faltan para llegar al momento que queríamos comentar en este artículo: su destrucción.

La destrucción de una estrella viene del consumo de sustancias, como decíamos al principio. Cuando se agota el hidrógeno en el centro de la estrella, cuando falla una de las aliadas, la gravedad vuelve a hacer de las suyas y la estrella se desestabiliza. Eso provocará eventualmente su destrucción, no sin antes pasar por etapas donde se fusionan otros elementos. Pero llegará un momento en que no habrá material para crear tanta energía como se necesita para detener el colapso. Y, al ser imposible detener el colapso, ocurren cosas mucho más dramáticas. Pero no lo contaremos hoy, porque queremos hablar de más formas de destruir estrellas.

El consumo de sustancias sin control, su abuso, es otra forma de destruir estrellas algo diferente a la anterior. En estrellas muy muy masivas, decenas o incluso un centenar de veces más masivas que el Sol, la cantidad de material es tan grande, y el colapso por efecto de la gravedad se produce con tal intensidad, que sus núcleos alcanza temperaturas altísimas y la fusión se produce a un ritmo muchísimo más rápido que en el Sol. Estas estrellas viven deprisa y dejan un bonito cadáver.

El abuso en el consumo del hidrógeno lleva aparejado dos cosas. La gran energía que producen eleva la temperatura de su superficie hasta niveles en los que la simple luz que desprende lleva aparejada su propia presión. En otras palabras, ¡la luz ejerce presión sobre la materia, igual que haría un gas! Esa presión se llama presión de radiación y es suficientemente alta en estrellas masivas para que empuje las capas exteriores y destruya gran parte de la estrella, que se disuelve poco a poco. Este es el caso de las llamadas estrellas Wolf-Rayet, cuyas imágenes son espectaculares. Un ejemplo es la llamada γ Velorum (gamma Velorum, la tercera estrella más brillante de la constelación Vela), que en realidad son 4 compañeras, una de ellas una Wolf-Rayet que ha perdido ya el 75% de su masa en solo unos 5 millones de años. Su destino es una destrucción incluso más violenta, una vez que el abuso de sustancias lleve a su colapso total, que da lugar a una supernova. Pero no quiero extenderme más en esto porque me falta una forma de destrucción: las malas compañías.

Hay estrellas que no viven con la gente adecuada. Y no siempre las compañías que parecen las más peligrosas son las que consiguen destruir a sus parejas. Ponemos dos ejemplos.

Hace poco más de un año se detectó un objeto que había cambiado de brillo de manera abrupta. Observaciones posteriores en rayos-X, ondas radio y un espectro óptico revelaron lo que parecía que era un agujero negro que se había tragado una estrella. Primero la empezó deformándola y luego despedazándola para finalmente expulsar parte del festín cósmico en forma de unos potentes chorros de materia acelerados hasta casi la velocidad de la luz. Una muerte espectacular por andar con quien no debía.

El último ejemplo es menos esperado: una estrella normal por ser demasiado bondadosa. Las estrellas pueden también destruirse por darle parte de su material a una compañera, una enana blanca o una estrella de neutrones, de tal modo que ésta se desestabiliza tanto que estalla como supernova, llevándose consigo a su generosa pareja. Entre estas supernovas, diferentes a las que mencionamos anteriormente, son extremadamente interesantes y útiles, pero esa es otra historia.

Acabamos hoy. Parecen imperturbables y todopoderosas, sobre todo nuestro querido Sol. Pero las estrellas nacen, viven su vida más o menos tranquila, y mueren, muchas veces de una forma bastante violenta. La clave es cómo y si son capaces de alcanzar un equilibrio en sus vidas. Pero al final todo cae, la gravedad siempre gana, es débil pero muy tenaz y acaba con las estrellas, de manera más o menos violenta.

Pablo G. Pérez González

Es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA)