Cartas de un astrofísico a un lector: El nacimiento de las estrellas

Andrés Moya / Nuria Huélamo / 18-02-2011

Capileira (Granada)
11/02/2011

Estimado Jairo:

¿Cómo está? ¿Le sorprende que le escriba? No me extraña después del tiempo transcurrido desde su pregunta. Discúlpeme, he estado muy ocupado con las peticiones de proyectos.

Ayer por la noche estaba en mi pueblo favorito mirando el cielo cuajado de estrellas cuando una cuestión irrumpió en mi cabeza, la suya. Le debo una explicación sobre lo que sabemos de la formación estelar… y sobre lo que no sabemos. Estamos ante una de las áreas con más margen de progresión de la Astrofísica.

Los investigadores dividen los posibles escenarios de formación estelar dependiendo de la masa de la estrella que se forma. Y todas las estrellas nacidas en la misma maternidad tienen un origen compartido.

Érase una vez una nube de gas y polvo… ¿de dónde salió este material? Pudo aparecer como consecuencia de la creación de los primeros elementos químicos momentos después del Big Bang. Estas nubes primigenias estaban principalmente compuestas por hidrógeno y helio, además de por cantidades muy pequeñas de algunos elementos ligeros. Pero también es posible que procediera de la muerte de una estrella, en cuyo caso la nube contendría en su interior elementos pesados. Dichos elementos, necesarios para la vida, se fabrican únicamente en el núcleo de las estrellas durante su evolución y éstas los liberan al morir al espacio interestelar. Acorde con esta premisa, los sistemas planetarios en los que se encuentran dichos elementos, como el Sistema Solar, tienen ciertamente su origen en los restos de la explosión de una estrella.

Pero una nube es incapaz de generar estrellas por sí misma en ausencia de una perturbación. Afortunadamente, casi nada en la naturaleza es estático, siempre hay algo que se mueve. Entre los mecanismos que suponemos capaces de crear la alteración necesaria para activar la formación de estrellas, hay uno muy interesante que no me resisto a contarle.

Las estrellas evolucionan a distintas velocidades dependiendo de su masa. Las más masivas lo hacen muy rápidamente; las menos masivas, muy lentamente. Por lo tanto, no es difícil imaginar el siguiente escenario:

En una gran nube de gas inicial se empiezan a crear estrellas. Las más masivas generan en su interior los elementos pesados. En un momento dado, explotan expulsando este material y originando a su vez una onda expansiva que resulta ser la perturbación necesaria para dar el pistoletazo de salida a la formación de nuevas estrellas. En cierto sentido, la muerte de una estrella puede provocar el nacimiento de otras.

Otro posible escenario promotor del nacimiento estelar es el choque entre dos o más galaxias, que resulta muy espectacular cuando se observa con los grandes telescopios actuales.

En cualquier caso, lo que observamos con regularidad es que la formación de estrellas es un fenómeno que se da en un lugar determinado durante un tiempo limitado. Pero, ¿cómo tiene lugar una vez en el escenario requerido?

En el caso de las estrellas de baja masa, el proceso consiste en la fragmentación y el colapso gravitacional de la nube de gas y polvo. La nube se rompe en núcleos de masas distintas que colapsan debido a la acción de la fuerza gravitatoria. Al hacerlo, la rotación de la parte de nube fragmentada genera un disco de acrecimiento en torno al objeto central o protoestrella. Esta protoestrella recibe material del disco y a su vez lo pierde a través de la eyección de chorros de materia.

Es una ventaja que las estrellas con poca masa evolucionen lentamente, gracias a esto es relativamente fácil obtener información sobre ellas a lo largo de las primeras etapas de su vida para compararla con los modelos teóricos. Un gran número de observaciones de objetos jóvenes en distintos estadios evolutivos parecen confirmar el desarrollo anterior, el más aceptado por el momento.

En el caso de las estrellas masivas son varios los mecanismos que se han propuesto para explicar su formación. Todos dependen del entorno en el cual nacen y de las condiciones iniciales. Los tres más aceptados son:

1.- El colapso de nubes aisladas de gas y polvo:

Un proceso análogo al de las estrellas de baja masa. En este caso, la estrella surge a partir del colapso de un núcleo muy masivo.

2.- El acrecimiento en protocúmulos estelares:

Una nube se fragmenta dando lugar a un cúmulo de protoestrellas de baja masa que pueden seguir recibiendo el gas circundante. Dependiendo de lo masivas que sean y de su posición en el cúmulo respecto a su centro, podrán obtener más o menos gas. De este modo, las de mayor masa que estén situadas en las zonas centrales del cúmulo pueden crecer hasta formar objetos realmente masivos.

La diferencia con el punto anterior es la distancia a la que se considera que está el gas que participa en el proceso de formación. Es decir, la frontera que delimita que todo el gas que se encuentra en su interior puede ser incorporado a la estrella.

3.- Las colisiones estelares en medios muy densos:

La formación de objetos masivos como resultado de la fusión de muchas estrellas de baja masa.

Como se puede imaginar, Jairo, estos tres mecanismos no tienen por qué ser excluyentes. En cualquier caso, a la hora de comparar estas teorías de formación estelar con los resultados de las observaciones existe el problema de que las estrellas jóvenes y masivas son menos abundantes que las estrellas de poca masa y de que evolucionan muy rápidamente, como ya sabe.

A los astrofísicos nos complica el estudio del nacimiento de las estrellas el hecho de que ocurra en el seno de enormes nubes de gas y polvo. Esta "niebla" situada entre las nuevas estrellas y nosotros no facilita en absoluto nuestro trabajo, pues disminuye la cantidad de luz (es decir, información) que nos llega. Es la llamada extinción, que suele ser muy grande en la dirección de observación de estos objetos, que por "su culpa" suelen ser "invisibles" en las etapas de formación más tempranas.

Como ve, por ahora tenemos algunas ideas y mucho trabajo por delante para verificarlas o descartarlas. En la actualidad existen varios proyectos, incluyendo algunos en misiones espaciales, dedicados a observar este tipo de objetos y regiones, por lo que es de esperar que en los próximos años haya un gran salto en nuestro conocimiento sobre la formación estelar y, en definitiva, sobre cómo se ha originado lo que nos rodea e incluso nosotros mismos.

Un saludo cordial.

Comentarios (13)

Compartir:

Multimedia

El autor

Andrés Moya es Doctor en Físicas, especialidad Astrofísica, por la Universidad de Granada. Tras trabajar en el Instituto de Astrofísica de Andalucía y el Observatorio de París, actualmente investiga en el Centro de Astrobiología, en Madrid. Destaca su participación en los proyectos CoRoT y Kepler.

Ver todos los artículos de Andrés Moya

Nuria Huélamo es Licenciada en Físicas por la Universidad Complutense de Madrid. Realizó el doctorado en el Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Garching, Alemania) y actualmente trabaja en el Centro de Astrobiología (INTA-CSIC), en Madrid.

Ver todos los artículos de Nuria Huélamo

Glosario

  • Estrella
  • Big Bang
  • Sistema Solar
  • Galaxias
  • Telescopio
  • Extinción