De que están feitas as estrelas? A composición química das estrelas

 A fascinación polas estrelas non é algo novo para a humanidade: en todas as culturas difundíronse incontables mitos sobre elas. Con todo, á hora de pescudar a súa composición química os humanos demos algúns  tropezóns durante o camiño. Non foi ata hai apenas 100 anos que unha astrónoma inglesa deu coa resposta adecuada. Ata 1925 pensábase que a composición química das estrelas era a mesma que a dos planetas, pero a tese doutoral de Cecilia  Payne desvelounos por fin de que están feitas as estrelas.

PRINCIPAIS ELEMENTOS QUÍMICOS NO UNIVERSO

As estrelas son grandes corpos celestes compostas de plasma a altísimas temperaturas, que manteñen unha forma esférica grazas á súa propia forza de gravidade. A enerxía emitida polas estrelas é tan alta que, desde a Terra, aínda a millóns de quilómetros de distancia, podemos velas brillar.

Pero de que están feitas as estrelas? Por que brillan tanto? A composición química das estrelas é sobre todo hidróxeno e helio en estado  gasoso e son precisamente estes elementos químicos os responsables da súa alta enerxía e, por tanto, do seu brillo.

Ademais, as estrelas tamén teñen unha pequena porcentaxe doutros elementos químicos, que están presentes tamén no resto do universo. Por exemplo, na composición química das estrelas tamén se rexistraron pequenas cantidades de nitróxeno, ferro ou carbono.

FORMACIÓN DE ELEMENTOS QUÍMICOS NAS ESTRELAS

Como comentamos, os principais elementos químicos das estrelas son hidróxeno e helio. Saber como se forman os elementos químicos nas estrelas axudarache a entender por que emiten enerxía. E non só iso, senón que tamén che permitirá distinguir os diferentes tipos de estrelas, como che explicaremos máis abaixo.

Mediante procesos de fusión nuclear, as estrelas consomen hidróxeno e transfórmano en helio. Grazas a iso, emiten unha gran cantidade de enerxía química en forma de radiacións electromagnéticas.

A maioría das estrelas están demasiado lonxe de nós para que nos alcance pouco máis que unha luz  titilante pero podemos ver claramente os efectos desta enerxía química na nosa estrela máis próxima, o Sol, cuxa enerxía nos outorga a luz e a calor necesarios para a vida.

Pero a formación de elementos químicos nas estrelas non queda aí. Ao contrario, as estrelas pasan por diferentes fases, nas cales predomina un ou outro elemento, o que dá lugar a diferentes tipos de estrelas.

A EVOLUCIÓN QUÍMICA DO UNIVERSO: CANTOS TIPOS DE ESTRELAS HAI?

Aínda que as estrelas poden clasificarse segundo diferentes criterios (como a súa temperatura e luminosidade, a súa gravidade ou a súa lonxevidade), neste artigo imos centrar na evolución química das estrelas. É dicir, veremos as diferentes fases polas que pasa unha estrela ao longo da súa vida e que elementos químicos protagonizan cada fase.

Protoestrella: Para empezar, as estrelas empezan a desenvolverse como  protoestrellas. Nesta fase, as nubes de hidróxeno e helio empezan a contraerse, de modo que aumenta a súa densidade e temperatura. Normalmente fórmanse varias estrelas á vez en grupos chamados cúmulos. Canta máis masa ten a estrela, máis rapidamente evoluciona. Para que te fagas unha idea, unha estrela do tamaño do Sol tarda ao redor de 100 millóns de anos en pasar desde  protoestrella a estrela da secuencia principal.

Estrela da secuencia principal: Esta é a fase na que as estrelas pasan a maior parte da súa vida e na que teñen lugar os procesos de fusión nuclear do hidróxeno en helio. Por este motivo, a medida que vai pasando o tempo, vai aumentando a proporción de helio no núcleo da estrela, á vez que o fan a súa temperatura e luminosidade.

Hai diferentes tipos de estrelas dentro desta fase. Se te preguntas que tipo de estrela é o Sol, gustarache saber que se trata dunha anana amarela cuxa temperatura rolda os 6000  K. Cada segundo o Sol transforma aproximadamente 600 millóns de hidróxeno en helio.

En función da masa da estrela, esta consome o combustible do seu núcleo con máis ou menos rapidez. Tendo isto en conta, espérase que o Sol viva 10 mil millóns de anos.

Xigante vermella: A medida que o hidróxeno do seu núcleo se esgota e aumenta a proporción de helio, as estrelas vanse achegando ao final da súa existencia. Empezan a utilizar helio como combustible, o que provoca unha expansión da súa capa externa,  a estrela convertese nunha xigante vermella.

Colapso da estrela: Cando a xigante vermella esgota tamén o seu combustible de helio, volve contraerse, o cal fai que aumente en gran medida a temperatura do núcleo. Nesta fase fórmanse elementos químicos máis pesados, como carbono,  neón, osíxeno ou silicio. A estrela expulsa parte da súa capa externa, formando unha  nebulosa e contribuíndo á formación de novas estrelas.

Nesta fase, a evolución química da estrela pode variar. Se queda un núcleo denso do tamaño dun planeta, coñécese como anana branca. Con todo, se é unha estrela o suficientemente masiva pode converterse mesmo nun buraco negro.

Morte da estrela: Chega un momento no que a anana branca consumíu toda a súa enerxía. Entón deixa de brillar e convértese nunha anana negra. É dicir, unha estrela apagada.

De novo, a masa da estrela condiciona a súa evolución química. As estrelas moi masivas seguen crecendo ata que non poden soportar a súa propia masa. Nese momento colapsa repentinamente, converténdose nunha  supernova. A explosión dunha  supernova maniféstase moi notablemente. Mesmo a primeira ollada pode verse un resplandor nun lugar onde non había nada, parecendo que naceu unha estrela nova.

Para terminar, que pasa coas estrelas que morreron? Os restos das estrelas e as capas externas das que se desprenderon conteñen elementos químicos pesados. Estes reutilízanse nunha especie de reciclaxe espacial e contribúen á formación de novas estrelas ou mesmo novos planetas. Como podes ver, a evolución química do universo desempeña un papel esencial na existencia de todos os corpos celestes.

Artigo traducido de Zschimmer & Schwarz.