Ciclo de Vida Estelar
El ciclo de vida estelar es la secuencia de etapas que atraviesa una estrella, desde una nebulosa hasta la secuencia principal, una gigante y un remanente final.
Definition
Las estrellas nacen, brillan durante mucho tiempo, y eventualmente mueren: una estrella comienza en una nebulosa, arde de manera estable durante millones o miles de millones de años, se hincha cerca del final, y deja atrás un pequeño remanente. La secuencia completa es nebulosa, protoestrella, estrella de secuencia principal, y luego gigante roja y enana blanca para estrellas de baja masa, o supergigante roja, supernova, y estrella de neutrones o agujero negro para estrellas de alta masa, con la masa decidiendo el camino y el momento. Físicamente, la evolución está impulsada por la secuencia de combustibles nucleares que una estrella puede encender a medida que su núcleo se contrae y se calienta. Las estrellas de menos de unas $8$ masas solares fusionan hidrógeno y luego helio, desprenden sus envolturas como nebulosas planetarias, y dejan enanas blancas de carbono-oxígeno sostenidas por presión de degeneración electrónica; las estrellas por encima de ese límite avanzan por la combustión de carbono, neón, oxígeno y silicio hasta un núcleo de hierro, que no puede liberar energía mediante fusión, así que el núcleo colapsa en una supernova Tipo II.
Example
El Sol se formó a partir de una nebulosa hace unos $4.6$ mil millones de años, permanecerá en la secuencia principal unos $10$ mil millones de años en total, y luego se hinchará en una gigante roja y se encogerá en una enana blanca. Una estrella $20$ veces más masiva que el Sol vive solo unos $10$ millones de años antes de explotar. Betelgeuse, una supergigante roja de aproximadamente $15$ a $20$ masas solares, ya ha dejado la secuencia principal y se espera que explote como supernova de colapso de núcleo en algún momento dentro de los próximos $100{,}000$ años, dejando una estrella de neutrones.
Key Insight
Cómo muere una estrella depende de qué tan pesada sea: las estrellas pequeñas se apagan silenciosamente y las estrellas muy pesadas explotan. Las estrellas más pesadas también viven vidas más cortas, porque queman su mayor reserva de combustible mucho más rápido. El ciclo de vida estelar es la razón por la que existe química más allá del hidrógeno y el helio; la fusión construye elementos hasta el hierro, y las supernovas tanto forjan elementos más pesados como dispersan todo hacia el espacio para futuras estrellas y planetas.