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Betelgeuse, la gigante roja de Orión

Lunes, 26 de Septiembre 2016 - 15:00

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Jorge Rubalcava

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Según los cálculos más aventurados, se estima que existen 1022 estrellas en el Universo conocido (esto es el número 10 seguido de veintidós ceros), sin embargo, generalmente la Humanidad fija su atención solamente en una de ellas, nuestro sol, debido a que es la estrella que se encuentra más cerca de nosotros, excluyendo casi totalmente a las demás.

La constelación de Orión, también conocida como el Cazador, es quizás la más conocida en el firmamento y también la más bella debido a su enorme tamaño e interesante forma colmada de brillantes estrellas, las cuales son visibles desde ambos hemisferios y siendo reconocida por el hombre desde hace varios milenios. La constelación es visible en el hemisferio norte en el invierno durante toda la noche, y en el verano en el hemisferio sur; es igualmente visible pocas horas antes del amanecer.

El nombre de la constelación se remonta a la antigua Grecia que poseía gran cantidad de mitos acerca de un cazador gigante llamado Orión, quien fue amado por Artemisa, la diosa de la caza, Apolo, el hermano de ésta, la obligó a matarlo. El mito cuenta que entristecida y arrepentida, Artemisa lo elevó al firmamento en forma de una constelación.

Generalmente, Orión es representado como el cazador gigante que sujeta su escudo con el brazo izquierdo para detener el ataque de Tauro, el Toro, mientras con su brazo derecho sostiene en el aire un mazo, con el que se dispone a matar al furioso animal.

Una brillante estrella señala cada uno sus brazos al igual que otro par de ellas marca cada una de sus piernas. A lo largo de su cintura, una línea horizontal de tres luminosas estrellas son conocidas con el nombre de el cinturón de Orión.

La forma de sus estrellas más luminosas, asemeja un reloj de arena, el cual está coronado por dos estrellas superiores: Betelgeuse y Bellatrix; y dos inferiores: Rigel y Saiph. El cinturón de Orión como ya lo comentamos, está formado por tres brillantes estrellas separadas aparentemente por una distancia equidistante. Sus nombres de izquierda a derecha son Alnitak, Alnilam y Mintaka. Éstas son también conocidas como las Tres Marías o los Tres Reyes.

Betelgeuse es la más brillante de todas ellas y tiene un característico color rojo que brilla en su brazo derecho, su nombre astronómico es Alfa de Orión (Alpha Orionis), y es la estrella más conocida en detalle que cualquier otra en el universo, a excepción de nuestro Sol, ya que es la segunda más grande en tamaño aparente.

Betelgeuse no es realmente una estrella cercana; es probable que existan 2.500.000  estrellas más próximas a nosotros, pero Betelgeuse es inusualmente grande.

La estrella Alfa del Centauro C o Próxima Centauro la cual se hizo famosa por una conocida serie de televisión de la década de los años 60, está más cerca de nosotros que cualquier otra estrella en el firmamento, pero no es lo suficientemente cercana a la tierra para ser visible a simple vista sin la ayuda de un telescopio, ya que es roja, fría, y además pequeña.

Betelgeuse es tan roja como Alfa del Centauro C, y está 150 veces más lejos que ésta, pero Betelgeuse no solamente es visible sin la ayuda de instrumentos ópticos, sino que se encuentra entre la docena de estrellas más brillantes en el cielo, por lo que se deduce que su superficie es enorme.

En 1920 se midió el diámetro aparente de Betelgeuse y fue la primera estrella que demostró, mediante una medición real, que era más que un punto de luz, y la noticia apareció en la primera plana del New York Times.

Betelgeuse es una estrella variable, es decir, que su brillo cambia con el tiempo. Y más aún, no existe una constante en su variación, por lo que se trata de una «variable irregular».

La razón de esta variabilidad no es un enigma, el hecho de que una estrella sea una gigante roja, significa que se encuentra en su fase final como estrella extendida. Dentro de poco tiempo ya no será capaz de soportar la masa de sus capas externas por la energía de las reacciones de fusión en sus profundidades y la estrella se desmoronará (con o sin explosión). El hecho de que Betelgeuse parpadee, constituye otra indicación de que el final se acerca. El parpadeo se debe a la turbulencia y diversas inestabilidades que cabe esperar en una estrella que tiene problemas para autoabastecerse con suficiente calor para mantenerse en expansión.

(Una gigante roja es una estrella de masa baja o intermedia, que tras haber consumido el hidrógeno en su núcleo durante la etapa de secuencia principal, lo ha transformado en helio por el proceso de fusión nuclear. Esto tiene como primer efecto un aumento del volumen de la estrella y un enfriamiento de su superficie, por lo que su color se torna rojizo.)

Betelgeuse se encuentra a una distancia de 642.5 años luz de la tierra, lo que significa que viajando a la velocidad de la luz (300,000 km/s), tardaríamos 642,500 años en llegar a ella. Su diámetro promedio es 430 veces mayor que el diámetro del Sol, su volumen 80 millones de veces el del Sol, y resplandece con una luz 4.300 veces mayor que la de nuestro Sol.

Si Betelgeuse se encontrara en la posición de nuestro Sol, su superficie llegaría cerca de la órbita de Marte y la posición de la Tierra se encontraría a siete décimos de la distancia desde el centro de Betelgeuse a su superficie. Al momento de su máxima expansión, su superficie se hallaría en el cinturón de asteroides, el cual se localiza entre las órbitas de Marte y Júpiter de nuestro sistema solar. Cuando alcanza su máximo tamaño, es tres veces más voluminosa que en su mínimo.

Al expandirse a su máximo tamaño, su diámetro aumenta hasta unos 725 millones de kilómetros, casi unas 500 veces el tamaño del Sol, y en su mínimo, es 500 millones de kilómetros, o 360 veces el tamaño del Sol.

Como ya lo dijimos, Betelgeuse pertenece a una clase de estrellas conocidas como «gigantes rojas» y no existe ninguna estrella lo suficientemente grande o lo suficientemente cercana que rivalice con ella. La más próxima a ella es otra gigante roja, Antares, en la constelación del Escorpión, la cual se localiza a una distancia de 130 pársecs (el parsec es una unidad de longitud astronómica equivalente a 3.26 años luz, su símbolo es pc), más cercana que Betelgeuse, pero es levemente más apagada que ésta; a pesar de la ventaja de estar más cerca, es apreciablemente más pequeña.

Aunque su tamaño es enorme y posee una gran luminosidad, en cierto modo no es totalmente el gigante que parece. ¿Cuál es la cantidad de materia que contiene, es decir su masa? Sin duda tiene mayor cantidad de masa que nuestro sol, pero sorprendentemente no es mucho mayor a pesar de su tamaño, en realidad, contiene 16 veces más masa que el Sol.

El nacimiento de una estrella inicia principalmente como una bola de hidrógeno, y es en su interior donde la temperatura y la densidad son mayores, ya que los núcleos atómicos se aplastan mutuamente con la fuerza suficiente como para fundirse. Es aquí donde el hidrógeno se fusiona en helio y se produce energía. A medida que la fusión del hidrógeno continúa, el helio comienza a acumularse en el núcleo adoptando una forma irregular.

La fusión del hidrógeno continúa teniendo lugar fuera del núcleo en los límites de la capa de helio, donde obtiene su mayor temperatura y densidad; a medida que crece el núcleo de helio, se hace más caliente y más denso.  

La nueva oleada de calor desarrollada por el inicio de la fusión del helio, provoca que la estrella que ha permanecido relativamente inalterada en apariencia durante toda la fusión del hidrógeno se expanda, por lo que su superficie se enfría. Al fusionarse el helio en condiciones más densas y cálidas, produce mucho menos energía por núcleo. Las dos fusiones juntas (helio e hidrógeno), apenas producen suficiente calor para mantener a Betelgeuse en su estado de enorme distensión. De vez en cuando existe aparentemente un déficit, y la estrella comienza a contraerse, esta contracción comprime el hidrógeno y el helio acelerando la fusión, por lo que la estrella se expande de nuevo.

Finalmente, después de millones o incluso miles de millones de años, la temperatura y densidad en el núcleo de helio se hacen lo suficientemente grandes para forzar incluso a los núcleos de helio estables a fusionarse en núcleos de carbono y de oxígeno. (Los núcleos de carbono se componen de tres núcleos de helio, y los núcleos de oxígeno de cuatro). En otras palabras, la estrella, que hasta entonces había sido un objeto relativamente pequeño al rojo blanco, intempestivamente se expande hasta ser un gigante rojo al formarse y crecer en el centro un nuevo núcleo de carbono y oxígeno.

Con el tiempo, cuando se han formado núcleos de hierro en el centro, ya no hay forma de que tenga lugar una ulterior fusión productora de energía, y las contracciones periódicas se hacen cada vez más extremas. En su fase terminal, hay un último fallo y la estrella se derrumba total y permanentemente. El súbito derrumbamiento comprimirá todo el material fusionable que aún quedaba, y la mayor parte del mismo desaparecerá al instante para producir una explosión. Cuanto mayor masa tenga la estrella, más repentino será el derrumbamiento y más catastrófica la explosión.

Betelgeuse por ser una estrella considerablemente más grande que el Sol, explotará con la suficiente violencia para ser una supernova, los restos comprimidos se derrumbarán sobrepasando el estadio de enana blanca y se convertirán en una estrella neutrónica o incluso, tal vez, en un agujero negro.

Una estrella que posea el tamaño de nuestro Sol se derrumbará y siseará, lanzando una pequeña porción de su capa más externa al espacio, formando una capa esférica de gas en torno de la estrella derrumbada. Vista desde lejos, la capa parecerá un anillo de humo y el resultando en la formación de una nebulosa planetaria. El centro de la estrella derrumbada será muy pequeña y densa: una enana blanca.

No hay duda de que éste será el destino final de Betelgeuse en un futuro comparativamente próximo, pero para los astrónomos, el «futuro próximo» puede significar 100.000 años, así es que cuando esto suceda, habrán pasado por la tierra casi 3,500 generaciones de seres humanos.

Se estima que dentro de unos 5000 a 6000 millones de años nuestro Sol, tras fusionar todo el hidrógeno de su núcleo, se transformará en una gigante roja, dicho proceso durará aproximadamente 600 millones de años. Durante esta etapa casi con certeza, devorará a Mercurio, Venus y probablemente, también a la Tierra.

Poco antes de alcanzar su tamaño y luminosidad máximas, nuestro sol llegará a ser casi 260 veces mayor que su tamaño actual y 2,700 veces más luminoso de lo que es hoy en día.

Si el lector desea saber más sobre Betelgeuse, existe un excelente libro de ensayos científicos en español de Isaac Asimov titulado El Monstruo Subatómico de Editorial Salvat, en un capítulo titulado “El brazo del gigante”.


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Número 33 - Septiembre 2019
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