El Nacimiento de las Estrellas PDF

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Unade laspasionesde losastrónomos 8 8 naClmlento de LasestreLLas. Doctor Luis F. RodríID1ez Director del Centro de Radioastronomía y Astrofísica / UNAM / Morelia, Michoacán. Por qué preocuparnos por entender a las ¿ estrellas? Para empezar, porque la vida en la Tierra existe gracias al calor y a la energía que nos llegá de una estrella, el Sol. Nuestro Sol es una estrella típica, ni muy grande ni muy pequeña, pero, a las cosas entre sí. En una nube, sin embargo, hay otras fuerzas, como la como veremos, en el espacio existen estrellas mucho producida por los campos magnéticos, que actúan de manera repulsiva y más pequeñas y también mucho más grandes que el contrarrestan el efecto de la fuerza de Sol. gravedad. En condiciones normales, una nube está en equilibrto, con la gravedad Las estrellas son gigantescas bolas de En lo que má~ se ha avanzado es en contrarrestada por el campo magnético gas, de forma esférica, en cuyas partes entender la formación de las estrellas de la nube y por la presión debida al centrales se dan condiciones de pre~ión de tipo solar, posiblemente porque son movimíento de las partículas que forman y temperatura lo suficientemente abundantes y relativamente brillantes. la nube. elevadas plua que ocurran reacciones Este proceso se da en el interior de unas termonucleares. grandes nubes de gas y polvo cósmico, Si este equilibrio persistiera, la nube que existen en ciertas partes del espacio. no cambiaría su tamaño y nunca se Estas reacciones producen grandes Estas grandes nubes contienen cientos y formarían estrellas a partir de ella. cantidades de energía, que se transporta a veces miles de veces la masa del Sol, Afortunadamente (porque si no fuese hasta la superficie de las estrellas para y por lo tanto la materia prima está ahí así, no estaríamos aquí para contarlo), las producir la luz que las caracteriza. disponible. fuerzas que contrarrestan la gravedad se debilitan y la gravedad gana finalmente NUESTROVIEJO SOL 'Pero como las estrellas son cuerpos la batalla, comenzando a comprimir la Las estrellas no han existido desde mucho más compactos y densos que es- nube. No se sabe en detalle cómo ocurre siempre. Se formaron en el pasado. tas nubes, necesitamos de un mecanismo esto, b siquiera si ocurre de manera En el caso de nuestro Sol, hace que comprima la nube (o una parte de paulatina o abrupta. aproximadamente unos 4 mil 700 ella) hasta transformarla en estrella. millones de años. Afortunadamente, Después de todo, la formación de una FORMACIÓNDE UNA ESTRELLA el proceso de formación de las nuevas estrella es básicamente la contracción Lo que sí se sabe es que la formación estrellas se sigue dando en el espacio, de por un factor de millones o más de la de la nueva estrella no ocurre de modo que podemos estudiar el fenómeno tenue nube cósmica hasta condensada manera esférica, sino que la rotación en la actualidad. Esto contrasta. con en una estrella. que generalmente tienen estas nubes otros procesos astronómico s, como provoca la formación de un núcleo (que la formación de las galaxias (que son En este proceso de contracción, la fuerza acabará siendo el Sol y al que llamaremos estructuras que contienen muchas de gravedad es la que juega el papel más protoestrella), rodeado de un disco (del estrellas y mucho gas y polvo cósmicos), importante. Esta fuerza es de naturaleza cual se formarán los planetas). El gas de y que ya no ocurren en el presente. atractiva y trata siempre de acercar la nube no cae directamente en el núcleo, 6 'II sino en el disco, de donde va moviéndose procesos termonucleares de manera los alrededores. Estas expulsiones (o alrededor de la estrella. Pero, cuando sostenida. Afortunadamente, hay otro eyecciones, como también se les llama algo gira, aparece una especie de fuerza, proceso de la naturaleza, que se encarga en la literatura), se llevan el momento la fuerza centrífuga, que hace que las de permitir que el gas que cae primero angular para permitir que el gas caiga en cosas se quieran alejar del centro de en' el disco, vaya después cayendo en la protoestrella y la haga crecer. giro (esto es lo que aprovecha alguien espiral hacia laprotoestrella. que trata de hacer una pizza, dándole VIOLENTASEXPULSIONESDE GAS vueltas en el aire para que se extienda y Para que el gas que gira alrededor Estas expulsiones de gas ocurren a se haga más grande). de la protoestrella caiga en ella y la gran velocidad, cientos de kilómetros "engorde", es necesario que se deshaga por segundo, y producen fenómenos Este efecto produce que el gas ya de buena parte de su giro o, como se muy vistosos en los alrededores de la no caiga de manera directa. en la dice técnicamente, de su momento protoestrella. También se sabe que las protoestrella, sino que s.e asiente a su angular. La manera en que esto sucede expulsiones ocurren preferentemente alrededor, formando un disco delgado y permaneció como un enigma hasta en la forma de dos chorros que se en rotación. Este gas permanecería ahí la década de los 80, en la. que yarios mueven en dirección opuesta y que son y no se daría la formación de la estrella, grupos de astrónomos (entre ellos uno muy colimados (o sea, que permanecen que necesita ganar masa para llegar al mexicano), descubrieron que las estrellas moviéndose en una dirección, como valor mínÍmo, como de una décima de jóvenes expulsan al espacio-circundante el agua que sale de una manguera). la masa del Sol, que le permitirá tener parte del gas que les está cayendo de Los llamados Objetos Herbig-Haro, 7 1 /1I~ "W4i~ www.conocimientoenlinea.com descubiertos en la década de los 50 Pero en las grandes densidades que es que la estrella, al crecer, se hace tan por el estadounidense George Herbig caracterizan al disco protoplanetario, luminosa, que su misma luz detiene la y el mexicano Guillermo Haro y que estas partículas de polvo comienzan a caída de gas adicional y en principio la permanecieron sin ser entendidos chocar entre sí y a "pegarse" las unas estrella no debería crecer más allá de 10 por varias décadas, son una de las con las otras, formando cuerpos cada veces la masa del Sol. Pero sabemos que manifestaciones de estas eyecciones vez más grandes. De los granos de polvo existen estrellas tan pesadas como 100 de gas, que al chocar con nubes que se forman granos mayores. "'Éstos, a su veces la masa del Sol. Se ha especulado existen en el espacio, donde se forman vez, se juntan para formar pedruzcos, y que quizá es necesario formar muchas las estrellas, producen calentamiento así sucesivamente, hasta que se forman estrellas, cada una con 10 veces la masa del gas y emisión de radiación. cuerpos de kilómetros (que corresponden. del Sol, y luego fusionarlas para formar Estas expulsiones también producen a los asteroide s y cometas) y finalmente una gran estrella. Pero la verdad es arrastramiento del gas molecular que a los mismos planetas. que este mecanismo se considera muy hay en los alrededores, produciendo los improbable. Así que simplemente no llamados flujos moleculares. LA FORMACIÓNESTELAR: sabemos cómo se.forman las estrellas UNA INCÓGNITA más grandes del cielo, las luminarias ¿Cómo se produce la expulsión de parte Es tentador extrapolar y proponer más espectaculares que alumbran el del gas? Aún no lo sabemos bien, pero que todas las estrellas, no. sólo las de espacio. se especula que estos discos contienen campos magnéticos que giran junto con el disco y actúan como hondas, como catapultas que lanzan el gas al exterior. Pero la mayor parte del gas que llega al disco (se estima que un 90 por ciento) acaba cayendo en la protoestrella, mientras que un porcentaje mucho menor (del orden del 10 por ciento) es expulsado espectacularmente al espacio. Se tiene bastante confianza de que son los discos los que producen las expulsiones de gas, porque siempre que hay este tipo de expulsiones, el objeto central cuenta con un disco. Se dice que el disco y el chorro tienen una relación simbiótica (se benefician el uno del otro). El chorro extrae energía y momento angular del disco, y el gas en el disco puede continuar su caída hacia la estrella gracias a esto. En el caso de las protoestrellas, el disco tiene otro papel, que, desde el punto de vista humano, es sumamente importante. Es del material de este disco del cual se forman los planetas y dentro de ellos (al menos en el caso de la Tierra), nosotros.. tipo solar, se forman mediante este Igualmente, tenemos problemas para EL POLVO CÓSMICO mecanismo. Pero la verdad es que entender cómo se forman las estrellas ¿Cómo ocurre esto? Con el paso del tiem- no estamos seguros de que éste sea muy pequeñas, de muy baja masa. po, las expulsiones de gas desaparecen, el caso, y esta incógnita constituye Más aun, como parte de los estudios y el gas en el disco permanece girando una de las siguientes fronteras en el astronómico s, se ha descubierto que alrededor de la estrella. A estas alturas, tema de la formación estelar, a cuya existen unos cuerpos de masa tan baja, la antigua protoestrella ha ganado solución estamos abocados muchos que no podemos llamados estrellas, suficiente masa para merecer el título de astrónomos y en la que de nuevo los pero que rebasan con mucho las masas estrella. Junto con el gas en el disco, hay grupos mexicanos juegan un papel de los planetas, de modo que podemos otro componente importante que los internacional destacado. pensar en ellos como unos cuerpos astrónomos llamamos "Polvo Cósmico". que se hallan entre las estrellas y En el espacio entre las estrellas, que es Para formar una estrella que tenga unas los planetas. Se trata de las llamadas muy tenue, este polvo está constituido 100 veces la masa de Sol, necesitamos "Enanas Marrón", que tienen masas entre por partículas microscópicas, con que el núcleo protoestelar vaya creciendo 0.01 y 0.1 veces la masa del Sol. Estos tamaño del orden de 0.1 micrómetros. más y más. Pero el problema que tenemos cuerpos no pueden ser considerados 8  www.conocimientoenlinea.com ~~~:~:," planetas, porque sí logran encender llevado a avanzar notablemente en caliente pequeñas variaciones (del orden procesos termonucleares en su interior, nuestro entendimiento de la formación de una parte en 100 mil) que luego se pero tampoco se les considera estrellas, del Sol y de todo nuestro Sistema Solar. amplificarían para formar galaxias y, porque estos procesos duran muy Ahora queremos entender mejor cómo como parte de ellas, estrellas. Pasado poco (sólo están presentes al principio se forman todas las estrellas, ya no sólo como un millón de años del origen, de la vida de la Enana Marrón) y luego las de tipo solar, sino también irnos a los en estas regiones más densas (una de se apagan, dejando a la Enana Marrón extremos y entender el nacimiento de ellas sería nuestra propia galaxia, la Vía como si fuera un planeta gigantesco, ya las pequeñas estrellas y de las grandes Láctea) se comenzaron a formar por la sin producir energía propia. estrellas. contracción que produce la fuerza de 1 átracción de la gravedad, las primeras ¿Se forman las Enanas Marrón como ¿CÓMO SE FORMARON estrellas. estrellas (o sea, como un núcleo LAS PRIMERASESTRELLAS? protoestelar) o como planetas (o sea, La otra gran frontera en el área de Estas estrellas de~ieron ser muy en un disco alrededor de dicho núcleo)? la formación estelar la constituye el distintas a las que ahpra existen, porque Tenemos problemas bajo cualquiera entendimiento de cómo se formaron las se formaron del gas original que existía de las dos suposiciones. Si se forman primeras estrellas en el Universo. En el en el Universo, de hidrógeno y helio. como una estrella normal, se sabe que pasado muy remoto, el Universo estaba Se cree que fueron estrellas con mucha más masa (materia) que. las que se forman ahora. En su interior, los átomos originales de hidrógeno y helio se fueron fusionando para formar carbono, nitrógeno, oxígeno, y los otros elementos químicos que ahora conocemos..Luego, después de unos cientos de miles de años de formadas, estas estrellas explotaron, mandando al espacio aquellos elementos químicos indispensables para la vida. Ya en el espacio, el gas expulsado en estas explosiones se mezcló con el gas ahí existente, de modo que las siguientes generaciones de estrellas se formaron de un gas "enriquecido", ya con elementos químicos diversos, superando la monótona composición química de hidrógeno y helio que caracterizó al Universo joven. Pero nadie ha podido comprobar estas hipótesis, porque esta primera generación de estrellas ocurrió en el pasado muy remoto, que en astronomia quiere decir muy lejos, porque la luz que nos llega de los cuerpos muy lejanos nos trae información del pasado remoto. Se planean en la actualidad distintas observaciones que nos permitan I hay en general disponible mucho más constituido por un gas muy homogéneo, entender cómo fueron esas primeras I material que el que forma a una enana igual en todas partes y sin estructuras estrellas. ¡ '¡ marrón. ¿Por qué, entonces no siguen evidentes en él. La radiación cósmica creciendo (acumulando masa) hasta de fondo nos trae información de cómo La formación de las estrellas es uno llegar a ser una estrella normal? Quizá era el Universo a sólo 300 mil años de de los procesos fundamentales para algo trunca su crecimiento, pero no su origen (recordemos que el Universo el astrónomo. Junto con las estrellas sabemos a ciencia cierta qué es. Por otro tiene ahora 14 mil 700 millones de años se forman los planetas. Durante sus lado, si se forman como planetas, ¿por de formado, de modo que la radiación largas vidas producen luz que baña qué las encontramos también libres en cósmica de fondo nos trae información sus alrededores. Finalmente, las el espacio y no sólo alrededor de una de hace 14 mil 400 millones de años). estr~llas, al morir, devuelven al espacio estrella normal (como ocurre en el caso parte de su gas, pero con la composición de los planetas)? Entonces el Universo era muy uniforme química cambiada por los procesos y no había estructuras como estrellas termonucleares que ocurren en el interior El estudio de la formación y evolución o planetas (mucho menos seres vivos). de la estrella. Sin las estrellas, el Universo de las estrellas de tipo solar nos ha Pero ya estaban presentes en aquel gas sería mucho menos interesante. 9