¿Cómo se forman las estrellas?

Las estrellas han interesado a la humanidad desde que existimos y tenemos memoria. Desde la antigüedad han sido un receptáculo para la imaginación humana y el estudio científico. En las estrellas hemos proyectado historias y dioses, leído el futuro, y también nuestra propia psicología a través de los sistemas astrológicos que se desarrollaron en diferentes culturas.

Hoy en día sabemos que las estrellas no nos hablan del futuro, no son dioses, ni éter incrustado en grandes esferas que circundan la Tierra (sí, era la creencia dominante en la Edad Media). La ciencia astronómica aún tiene mucho por descubrir sobre cómo se forman las estrellas, pero también existe ya un cúmulo de conocimientos mucho más claros sobre el proceso de formación de estrellas.

Gas y gravedad

El proceso de formación de estrellas tarda cientos de millones de años e inicia con la formación de nubes de gas que se generan por la interacción de materiales provenientes de diferentes lugares del universo. Este material proviene casi siempre de otras estrellas muertas, que liberaron este material en su fase de extinción.

En ese sentido, el material que compone las estrellas es reciclado. Aunque están compuestas principalmente de hidrógeno y helio, tienen en un menor porcentaje cantidades de oxígeno, nitrógeno, carbono y otros elementos que se crearon en las estrellas que, al morir, liberaron esos materiales en el espacio.

En estas nubes de gas, la materia tiene interacciones gravitacionales y se generan campos magnéticos que, eventualmente, dan a la materia suficiente densidad como para que los gases colapsen sobre su propia fuerza gravitatoria.

Al pasar esto, conforme aumenta su densidad y las nubes de gas continúan interactuando, la energía gravitacional comienza a generar calor. Eventualmente esto genera que la nube encuentre el “equilibrio hidrostático”.

El equilibrio hidrostático es un equilibrio entre la fuerza gravitacional que atrae los gases hacia un centro, y los comprime, y por otro lado, la presión que actúa en sentido contrario para expulsarlos y expandir el sistema. Cuando esto sucede, se forma un núcleo con un objeto denso en donde ocurren reacciones nucleares de helio e hidrógeno, conocido como protoestrella.

La protoestrella

La protoestrella es una de las fases de vida de una estrella. Una protoestrella es una estrella joven y no una estrella completa aún. Tardan alrededor de 10 a 15 millones de años en convertirse en lo que conocemos como estrellas normales.

Generalmente una estrella no nace sola, sino que es parte de una formación estelar. Suelen nacer en nebulosas de años luz de extensión, y pueden encontrarse en ellas muchas protoestrellas. Otra de sus características es que suelen tener un “disco protoplanetario” alrededor de ellas.

Un disco protoplanetario es básicamente un sistema solar en formación, con asteroides y otros tipos de materia girando alrededor de la protoestrella. Aunque no todas las nuevas estrellas tienen una masa del tamaño de nuestro sol y no siempre hay alrededor de ellas un proceso de formación de planetas. De hecho, el destino de cada estrella depende de su masa. Algunas de ellas se convertirán en enanas blancas, gigantes luminosas, hipergigantes, etc.

Secuencia principal

Lo que conocemos como “estrellas” es la fase de su evolución en la que se encuentran en “secuencia principal”. Secuencia principal es un rango particular de luminosidad, magnitud y temperatura de las estrellas que les da cierto color, dependiendo de su masa. Es decir, las estrellas no se forman todas igual y el rango de secuencia principal es una definición un tanto difusa.

El rango de secuencia principal comienza en las estrellas de temperaturas altas y supermasivas, conocidas como gigantes azules, que eventualmente pueden convertirse en agujeros negros. Y termina en las estrellas de masa baja y temperatura más baja, que suelen ser las enanas rojas y vemos en el cielo precisamente con un color rojizo.

Las estrellas pasan el 90% de su vida en esta fase, en la que el núcleo de la estrella quema hidrógeno gracias a procesos de fusión nuclear. Durante millones de años, las estrellas iluminan su entorno expulsando hacia la superficie la energía que se genera en su núcleo.

En el caso de nuestro sistema solar, el Sol es considerado una estrella de tamaño medio en secuencia principal. Una buena noticia es que el Sol muy probablemente continúe en secuencia principal durante miles de millones de años.

Con el tiempo, las estrellas en secuencia principal disminuyen la cantidad de hidrógeno que tienen y aumentan su luminosidad, a causa de la necesidad de aumentar su temperatura para poder evitar su colapso gravitacional. Eventualmente, al quedarse sin hidrógeno, suelen convertirse en gigantes rojas o enanas rojas.

Tipos de estrellas

Puesto de manera simple, tras la formación de inicial de una nebulosa de gas en donde comienzan a formarse estrellas, dependiendo de la masa de la estrella, ésta se convertirá en una de tres tipos:

1. Enana blanca: Las protoestrellas de masa muy baja suelen atravesar una fase en la que se convierten en una enana roja al inicio, una enana azul más tarde, y eventualmente una enana blanca de helio.
2. Estrellas de masa media: Estrellas ligeramente más grandes, como el Sol, queman helio en su núcleo hasta que se reduce tanto, que sus capas externas se expanden por el aumento de temperatura. A causa de esto, se convierten en gigantes rojas durante un tiempo, hasta que se expanden para formar una nebulosa planetaria, quedando sólo en el núcleo una enana blanca.
3. Estrellas masivas: Las estrellas de gran masa tienen un ciclo de vida similar a las de masa media, sólo que en su caso se convierten en supergigantes rojas. Estas supergigantes poseen una masa tan grande, que al colapsar su núcleo explotan en una supernova. Estas supernovas son conocidas por eventualmente convertirse en un agujero negro.

Aunque tenemos una clasificación de tipos de estrellas y conocimiento de cómo se forman, la realidad es que las estrellas son esencialmente materia en constante transformación, y probablemente no hay una igual a otra. Saber cómo es el nacimiento de una estrella es un buen recordatorio también de que nosotros orbitamos una. Nuestro planeta fue alguna vez parte de un disco protoplanetario, y en millones de años, nuestro Sol también será una gigante roja que se convertirá en una nebulosa planetaria, con una pequeña enana blanca al centro.