Dossier. Estrelles: Evolució i mort de les estrelles

Contràriament a les aparences, no totes les estrelles que pinten un bonic cel nocturn són iguals. Les estrelles formen una gran família, formada per elements de característiques molt variables d'un cas a un altre. Si tot això pot semblar complex a primera vista, podem entendre aquesta diversitat a grans trets a partir d'unes quantes consideracions físiques.

Clic per engrandir. Nebulosa Planetària Hèlix (NGC 7293). Crèdit: NASA, NOAO, ESA, l'equip de la nebulosa de l'hèlix del Hubble, M. Meixner (STScI i TA Rector (NRAO).

Quines lliçons podem aprendre d'aquesta classificació, a part de la relació amb la mida i la temperatura superficial? De fet, aquesta diversitat en l'aparença de les estrelles es pot explicar a grans trets per dues característiques de l'estrella: la seva massa i la seva edat. Com més massiva sigui l'estrella, més calenta serà, i per tant blava.  

Això està lligat a la font d'energia de les estrelles: la fusió nuclear, que al cor de l'estrella transforma quatre àtoms d'hidrogen en un d'heli, alliberant una gran quantitat d'energia en el procés.

L'equilibri d'una estrella

Aquestes reaccions de fusió seran tant més ràpides com la pressió i la temperatura central de l'estrella siguin elevades. Tanmateix, com més massiva sigui l'estrella, més comprimirà el nucli per tota la massa de l'estrella que tendeix a concentrar-se al centre sota l'efecte de la seva pròpia atracció gravitatòria. Per contrarestar aquesta atracció gravitatòria, la pressió augmenta: s'estableix un equilibri entre pressió i gravetat, equilibri que fixarà (en una primera aproximació) la mida de l'estrella. Si la pressió augmenta, també ho fa la temperatura (que s'ha de comprovar amb una bomba de bicicleta per exemple), així com la producció d'energia, que al seu torn aporta encara més calor a l'estrella. Aquí, de manera simplificada, que explica els "colors" de les estrelles segons la seva massa.

Clic per engrandir. Evolució i mort dels estels: Diagrama de Hertzsprung-Russell (lluminositat en funció de la temperatura) que mostra la distribució dels estels segons la seva massa i edat. Crèdit: R. Powell 

Tanmateix, per a la mateixa massa inicial, una estrella pot variar de mida durant la seva evolució. En qualsevol estrella, arriba un moment en què el combustible (hidrogen) s'acaba (s'ha convertit en heli). Es produeix una profunda transformació de l'estrella. La combustió nuclear al centre de l'estrella s'atura per falta de combustible però s'encén en capes menys profundes, que s'han fet prou calentes.

Clic per engrandir. Evolució i mort dels estels: una altra versió del diagrama HR (Hertzsprung-Russell).

La mort d'una estrella

Llavors, l'estrella s'inflarà de manera desproporcionada i arribarà a l'estadi de gegant vermella (perquè durant aquesta expansió, la temperatura superficial disminueix). Aleshores es presentaran diversos casos, depenent de la massa inicial de l'estrella. Poc massiva, l'estrella acabarà expulsant les seves capes externes, deixant al descobert el cor de l'estrella encara calenta: estarem davant d'una nana blanca. Altres estrelles més massives encendran altres reaccions de fusió nuclear al seu centre: l'heli es transformarà en carboni, nitrogen, oxigen, i després en elements encara més complexos (silici, ferro, etc.). Aquestes reaccions aportaran energia a l'estrella durant un període força curt en comparació amb el període en què va treure la seva energia de l'hidrogen. Per a les estrelles que no són massa massives, això proporciona un descans abans del cessament final de les reaccions nuclears i una contracció i després un refredament ineluctable que passa per l'etapa de nana blanca.  

En el cas d'estrelles prou massives, l'estrella acabarà implosionant sota l'efecte de la seva pròpia gravetat (i donarà lloc a una supernova, un dels fenòmens més espectaculars de l'Univers) per manca d'energia per oposar-se a l'aixafament per la seva pròpia massa. Això donarà lloc a una estrella de neutrons (púlsar) o un forat negre, cadàvers estel·lars com nanes blanques (que a més s'ennegriran a mesura que es refredin amb el temps).

Són, doncs, aquestes estrelles massives les que acaben esclatant propagant-se al medi interestel·lar àtoms d'oxigen, carboni i altres elements que després formaran planetes al voltant d'estrelles de nova creació. Així que la nostra Terra i nosaltres mateixos som pols d'estrelles, com sovint han dit Hubert Reeves i altres astrofísics.

Clic per engrandir. La mort de les estrelles: Vista de nebulosa planetària, que malgrat el seu nom no té res a veure amb un planeta sinó que és el resultat de l'expulsió d'una estrella de les seves capes superficials al final de la seva vida. Crèdit: NASA, domini públic

Veure:

Capítol anterior: Estrelles: No totes les estrelles són iguals
Capítol següent: Durada de la vida de les estrelles (en preparació).

Ho he vist aquí.