Un inmenso sol vacío

BETELGEUSE (campo α Orionis) – Imagen A. Porcel (SAG/OLA)


«La luz que brilla con el doble de intensidad dura la mitad de tiempo,
y tú has brillado mucho, Roy»  (Blade Runner)

El hombro de Jauza, Betelgeuse, está lejos, pero no demasiado. Es el hombro de un antiguo guerrero, que imponente, se alza en el cielo impregnado de historias remotas.
Cuentos para conciliar el sueño bajo las estrellas.

 

A 640 años luz, tal vez algo menos, una supergigante roja se encuentra moribunda. o eso vienen diciendo las noticias de “ciencia” de las últimas semanas. Y es cierto, o pudiera serlo, ya que la estrella Betelgeuse localizada en la constelación de Orión, tal vez se encuentre en las últimas fases de su vida. Algunos también dicen, que su estallido es inminente y que pudiera traernos consecuencias para la vida en la Tierra. Fascinante, pero afirmaciones como esas hay que explicarlas adecuadamente. Veamos que sabemos.


Sobre las gigantes y supergigantes rojas

Las gigantes rojas, que tienen como límite superior 9 masas solares, comienzan fusionando el hidrógeno que hay en su núcleo, y en ello se pasan la mayor parte de su vida. Es lo que se conoce en astrofísica como etapa de la secuencia principal. Conforme van quemando hidrógeno generan el siguiente elemento más ligero de la tabla periódica, que es como sabemos, el helio. Hasta aquí todo tranquilo, similar al resto de estrellas. Lo interesante viene cuando consumen todo el hidrógeno de su parte más interna. En ese momento el núcleo, ahora formado íntegramente por helio, queda inerte, comenzando a fusionar la cascara de hidrogeno remanente que hay a su alrededor.

Hasta ese momento el diámetro de la estrella ha sido estable. La presión de la radiación generada por la fusión del hidrógeno, hace que tienda a expandirse, pero es contrarrestada por la gravedad, que hace que se comprima. Sin embargo, ahora se requiere un reajuste, para ello la estrella se expande. En esta nueva situación la temperatura de su superficie disminuye y su color se torna rojizo. Ya empezamos a ver de dónde viene lo de gigante roja, aunque en realidad, aún está en una fase previa que se denomina de subgigante, que viene a decir, que a la estrella aún le queda por engordar.

La temperatura superficial, ya de por si baja, sigue descendiendo progresivamente hasta alcanzar un mínimo valor a partir del cual no es posible bajar más. Esto lleva a un aumento de luminosidad y tamaño, y ahora sí, ya tenemos toda una gigante roja, con un radio típico de unos 100 millones de km.

Este proceso no es lineal. La estrella pulsa alternativamente, contrayéndose y ensanchándose buscando el equilibrio, y solo emite la energía producida en la cascara de hidrógeno alrededor del núcleo, y la generada por la conversión de energía gravitatoria en calor.

El final de la fase de gigante roja llega cuando comienza la ignición del helio del núcleo, que, aunque es un proceso violento, no llega a destruir la estrella. Su evolución final dependerá de la masa inicial que tenía durante su formación.

Pero existen estrellas mucho más grandes, las supergigantes rojas. Estas tienen bastantes cosas en común con las gigantes. Son frías, poco densas, rojas, pulsan, pero como su nombre indica, van mucho más allá en tamaño. Son las estrellas más grandes que pueblan el Universo en volumen, pero no las más masivas.

Su ratio de masa inferior comienza a partir del máximo de las gigantes, es decir 10 masas solares. Y el radio de las más grandes, algunas de ellas catalogadas incluso como hipergigantes, puede ser 1.500 mayor que el del Sol. Si fueran situadas en el centro del Sistema Solar, llegarían hasta la órbita de Saturno, o incluso más. Esto, al igual que las gigantes, las hace poco densas, de baja temperatura, y por supuesto rojas, pero en comparación, mucho menos densas, muchos más frías, y de un rojo más oscuro.

La zona exterior de estas estrellas es convectiva, al igual que en el Sol. Sin embargo, mientras que en nuestra estrella existen varios millones de gránulos solares, las supergigantes tienen solo un puñado de ellos. El gran tamaño de estos gránulos, unido a la baja densidad y temperatura de la estrella, los hace bastante ineficientes en la función convectiva. Esto puede ser la explicación de por qué muchas de estas supergigantes rojas son estrellas variables.

A diferencia de las gigantes, tras consumir el hidrógeno de su núcleo durante la etapa de secuencia principal, comienzan directamente la fusión del helio, siendo en este momento cuando se convierten en supergigantes rojas. Previamente han sido gigantes azules, y dependiendo de la masa original de la estrella progenitora, pueden convertirse directamente en supernovas, o llegar a este punto tras una pérdida significativa de masa, que las puede llevar de nuevo al estado de gigantes azules, para terminar estallando y dando lugar a una estrella de neutrones o incluso un agujero negro.

Algunas de las supergigantes rojas más grandes conocidas en nuestra galaxia son UY Scuti, NML Cygni, VY Canis Majoris, VV Cephei, KW Sagittarii, V354 Cephei y KY Cygni, y entre las más brillantes destacan Betelgeuse y Antares.


Betelgeuse

Esta es una supergigante roja de 20 masas solares, claramente por encima del límite máximo de las gigantes rojas, pero no de las más grandes en su categoría. Es la novena estrella más brillante del cielo, pero con una baja temperatura superficial (3000 K), lo que justifica su color rojizo.

Si colocáramos a Betelgeuse en el lugar del Sol, su diámetro abarcaría más allá de la órbita de Marte. Un gran tamaño que le confiere una baja densidad, hasta el punto de que algunos textos hablan de un “inmenso sol vacío”. Su relativa proximidad a la Tierra y tamaño, han permitido medir su diámetro por técnicas interferométricas. De hecho ha sido la primera estrella así medida, obteniendo un valor cercano a los 900 millones de km. Y no solo eso, su disco ha podido ser resuelto fotográficamente, mostrándonos la mejor imagen de una estrella que se ha obtenido hasta el momento.

A su alrededor se ha detectado una nube de polvo, provocada por procesos eruptivos, que alcanza unas 400 unidades astronómicas. Betelgeuse no es una estrella tranquila. Su brillo oscila periódicamente, y estudios realizados entre 1993 y 2009, apuntan a una reducción de su radio del 15% en este periodo. Quizás esto se deba a la expansión y contracción rítmica de la fotosfera, aunque no está confirmado. Otras fuentes sugieren una relación con las perturbaciones fotosféricas, que configuran una estrella asimétrica, con lo que durante su rotación muestra una aparente expansión y contracción.


El futuro de Betelgeuse

Los modelos de evolución estelar predicen que Betelgeuse explotará como una supernova de Tipo II, aunque su masa tal vez no sea suficiente para generar una estrella de neutrones, común en este tipo de supernovas, convirtiéndose en una enana blanca.

La evolución de esta estrella ha sido muy rápida. Se le calcula tan solo una vida de 10 millones de años. Ya se sabe, lo que mucho brilla dura menos. Este hecho unido a la variabilidad observada, podría apuntar, a que ya se ha iniciado la fase de quema del carbono, indicativo de que estamos ante una estrella muy cerca del final, esperándose su estallido en poco tiempo. ¿Quizás en los próximos 100.000 años?.

Otros modelos, sin embargo, sugieren que la fusión del helio ha comenzado recientemente, por lo que aún se estaría expandiendo y aumentando de luminosidad. Y dependiendo de su velocidad de rotación al nacer, Betelgeuse podría seguir siendo una supergigante roja hasta el momento de convertirse en supernova, o pasar por una fase intermedia de variable azul luminosa, o incluso de hipergigante amarilla. En este caso sí que puede dejar, tras su estallido, una estrella de neutrones de una masa ligeramente superior a la del Sol.


La supernova desde la Tierra

¿Tendrá el final de Betelgeuse consecuencias en nuestro Sistema Solar, y más concretamente para la vida en la Tierra?.

Se estima que solo una supernova que estalle a menos de 50 años luz de nosotros, puede tener efectos indeseables para el ecosistema terrestre. Betelgeuse está entre 10 y 12 veces más lejos, de modo que no compren pastillas antisupernova, no las necesitarán, el espacio interestelar y sus grandes distancias nos proporcionan un extenso margen de seguridad. Sin embargo, el espectáculo sí que sería inusual. Tendríamos un astro visible incluso durante el día, y que, aparte de la Luna, sería el objeto más brillante durante las noches de los meses siguientes a su estallido. Un hermoso escenario celeste.

Y esto puede ocurrir mañana o en algún momento de los próximos 100.000 años, o quizás, como apuntan modelos menos optimistas, Betelgeuse pude seguir, más o menos como está, otros 10 millones de años. Créanme si les digo que es más fácil acertar el caballo ganador que predecir una supernova “inminente”. ¿A cuántas personas conocen que les haya tocado el premio gordo, pero uno grande de verdad, tan grande como una supernova de Tipo II?.

 

Betelgeuse y otras estrellas si las colocamos en el centro del Sistema Solar

Localización de Betelgeuse

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