Estrellas de rama gigantes rojas, horizontales y asintóticas

Un gigante rojo

Quizás te hayas encontrado con el concepto de que nuestro sol algún día se convertirá en un gigante rojo. Una gigante roja es una estrella expandida muy luminosa de color rojo. Es simplemente una etapa posterior del ciclo de vida evolutivo de una estrella, una que se producirá en nuestro propio sol cuando se quede sin combustible de hidrógeno en su núcleo, su tanque de gasolina.

Lo que quizás no sepa es que las estrellas similares al sol se convertirán en algo más que una gigante roja con el tiempo. De hecho, nuestro sol se convertirá en dos tipos diferentes de estrellas gigantes rojas.

La rama del gigante rojo

Una estrella de secuencia principal, una estrella adulta que se encuentra en la secuencia principal del diagrama HR, genera energía al convertir hidrógeno en helio en su núcleo. Eventualmente, como con cualquier combustible no renovable, la estrella se quedará sin hidrógeno y comenzará a chisporrotear y morir. La forma exacta en que morirá una estrella dependerá de su masa. Esta lección explorará cómo mueren las estrellas de masa baja a moderada como nuestro sol.

Cuando una estrella así comienza a morir después de quedarse sin combustible de hidrógeno, primero se hinchará para convertirse en una gigante roja. Esto significa que su luminosidad , la energía total que irradia una estrella cada segundo, aumentará mientras que la temperatura de su superficie disminuirá. Por lo tanto, dicha estrella posterior a la secuencia principal se moverá hacia arriba y hacia la derecha a lo largo de algo llamado rama de gigante roja (RGB) en el diagrama HR.

Una vez que se agota el núcleo de hidrógeno, se convierte en un núcleo de helio. El helio también se puede utilizar como combustible. Cuando el núcleo de helio de la estrella se contrae, se calienta y esto permite que comience la fusión del helio que produce energía.

Cuando comienza la fusión del helio, el núcleo se expandirá y esto enfriará el núcleo. El enfriamiento del núcleo de helio también enfriará la capa de hidrógeno que rodea al núcleo de helio. Esto hará que la capa de hidrógeno produzca menos energía cada segundo. Esto significa que la luminosidad de la estrella disminuirá un poco después de que comience la fusión del helio en el núcleo.

Estrellas de rama horizontal

Como la estrella libera menos energía, sus capas externas también se contraerán. Cuando se contraen, aumentan de temperatura y, por lo tanto, la temperatura de la superficie de la estrella aumenta nuevamente.

Diagrama de FC

Esto significa que en nuestro diagrama de FC, la estrella se moverá hacia la izquierda en el diagrama de FC a medida que aumenta la temperatura. Pero al mismo tiempo, la luminosidad de la estrella sigue siendo básicamente la misma en este momento.

Esto significa que la estrella se mueve hacia la izquierda horizontalmente en el diagrama HR en algo llamado apropiadamente la rama horizontal. Por lo tanto, una estrella de este tipo se conoce como estrella de rama horizontal , una estrella que aumenta de temperatura pero no cambia su luminosidad.

Estas estrellas tienen núcleos compuestos de helio donde el helio se fusiona para producir energía. Este núcleo, a su vez, está rodeado por una capa de hidrógeno que quema, tal como lo comentamos antes.

Estrellas de ramas gigantes asintóticas

Eventualmente, incluso el núcleo de helio se quedará sin combustible y se convertirá en un callejón sin salida para las estrellas de este tamaño, un núcleo de carbono. Este núcleo de carbono inerte no se puede utilizar para la producción de energía y la estrella alcanza sus últimas etapas de vida.

Por lo tanto, la estrella de rama horizontal se expandirá y enfriará una vez más hasta convertirse en un tipo particular de estrella gigante, una estrella de rama gigante asintótica (AGB) , una estrella de masa baja a intermedia que tiene un núcleo de carbono inutilizable rodeado de helio e hidrógeno. conchas.

Estas estrellas también son grandes y de color rojo, como las estrellas de ramas gigantes rojas originales. En resumen, las estrellas como nuestro sol pasarán por dos etapas gigantes rojas distintas y separadas a medida que mueran.

Después de que se conviertan en estrellas AGB grandes y luminosas, estas estrellas arrojarán sus capas exteriores al espacio en forma de nebulosas planetarias, y eventualmente no dejarán nada más que los núcleos restantes, que con el tiempo se convertirán en enanas blancas frías.

Resumen de la lección

Una estrella de masa baja a intermedia, como nuestro sol, algún día se quedará sin combustible de hidrógeno utilizable en su núcleo. En consecuencia, se convertirá en una gigante roja.

Una gigante roja es una estrella expandida muy luminosa de color rojo, y la luminosidad es la energía total que irradia una estrella cada segundo.

Cuando el núcleo de la estrella que ahora contiene helio se enciende para experimentar la fusión de helio, la estrella disminuirá en luminosidad y se contraerá en tamaño. Sin embargo, llegará a un punto en el que su temperatura superficial aumentará pero su luminosidad seguirá siendo la misma. Dicha estrella se moverá horizontalmente en el diagrama HR. Así, una estrella de rama horizontal es una estrella que está aumentando de temperatura pero sin cambiar su luminosidad.

Cuando el núcleo de helio de una estrella de este tipo se convierte en un núcleo de carbono inerte, la estrella de la rama horizontal se expandirá y se enfriará para convertirse en una estrella de rama gigante asintótica (AGB) , una estrella de masa baja a intermedia que tiene un núcleo de carbono inutilizable rodeado por proyectiles que queman helio e hidrógeno.

A partir de entonces, se deshará de sus capas externas en una nebulosa planetaria para dejar atrás su núcleo, uno que eventualmente se enfriará para convertirse en una enana blanca.

Los resultados del aprendizaje

Debería tener la capacidad de hacer lo siguiente después de esta lección:

• Definir gigante roja y luminosidad.
• Explica cómo una gigante roja hace la transición a través de una estrella de rama horizontal y una estrella de rama gigante asintótica para convertirse finalmente en una enana blanca.