La muerte de nuestro sol
Nuestro sol no tiene un suministro infinito de energía. Un día, como todos los seres vivos aquí en la Tierra, morirá. Así como un automóvil, un avión o la batería de su teléfono solo tiene cierta cantidad de gasolina o jugo, una estrella como nuestro sol solo tiene una cantidad limitada de hidrógeno que puede convertirse en helio para generar energía. Una vez que el tanque de una estrella está vacío, comienza a cambiar drásticamente. Esta lección explicará cómo y por qué es así.
Creación de estrellas gigantes
Para comprender exactamente cómo cambia una estrella una vez que agota su suministro de combustible, primero debemos comprender cómo vive su vida. Una estrella de secuencia principal , una estrella adulta, como nuestro sol, produce energía con fusión nuclear en lugar de gasolina. En este tipo de reacción, la estrella combina hidrógeno para producir helio. El hidrógeno que se puede combinar en helio se encuentra dentro del núcleo muy caliente de la estrella de la secuencia principal. Este núcleo es como el tanque de gasolina de una estrella, donde se almacena el combustible utilizable.
Además, puede imaginarse que el helio se genera a partir de las reacciones de fusión nuclear como ceniza que queda después de quemar un trozo de madera, nuestro hidrógeno. A medida que se quema más y más hidrógeno, se acumula más y más ceniza de helio dentro del núcleo de la estrella. Bueno, como solo puede imaginar, eventualmente el tanque de gasolina, el núcleo estelar, se llenará de helio, se convertirá en un núcleo de helio y casi no contendrá hidrógeno. Esto significa, metafóricamente hablando, que la estrella se ha quedado sin gasolina. Esto significa que en su núcleo ya no tiene la capacidad de generar energía a través de la fusión nuclear para oponerse a la fuerza de gravedad interna que intenta contraer el núcleo.
Por lo tanto, a medida que la gravedad comienza a contraer el núcleo ahora impotente, el núcleo se calienta más y más a medida que la energía gravitacional se convierte en energía térmica. El núcleo se calienta tanto que en realidad es capaz de calentar el hidrógeno previamente más frío existente fuera del núcleo donde solían tener lugar las reacciones de fusión nuclear. Esta fusión de hidrógeno medios ahora se produce en una cáscara de hidrógeno , una capa de fuera de fusión de hidrógeno del núcleo de helio. Esta capa se expande hacia afuera con el tiempo, dejando cada vez más cenizas de helio a su paso y, por lo tanto, aumentando la masa del núcleo de helio.
Características de la estrella gigante
A medida que la capa de hidrógeno se expande hacia la superficie de la estrella, calienta las capas externas de la estrella. Esto hace que la estrella se expanda. De hecho, la expansión es muy significativa. Una estrella del tamaño de nuestro sol puede convertirse en gigante. Estas estrellas tienen un radio de 10 a 100 veces más grande que antes. Las estrellas de la secuencia principal que ya son más grandes que nuestro sol pueden convertirse en supergigantes; estas estrellas son 1.000 veces más grandes que nuestro sol. A medida que las estrellas se vuelven gigantes o supergigantes, su superficie aumenta. Esto significa que las estrellas se vuelven más luminosas. Sin embargo, a medida que las estrellas se expanden, sus densidades disminuyen y se enfrían.
Fusión de helio
La ceniza de helio que queda en el núcleo de la fusión del hidrógeno puede parecer una gran fuente de combustible para una reacción termonuclear. Pero cuando una estrella se convierte en gigante roja, el núcleo de helio contraído no tiene una temperatura lo suficientemente alta como para fusionarlo. Debe haber unos 100 millones de Kelvin dentro del núcleo para que comience la fusión nuclear de helio. Pero recuerde que dije que la capa de hidrógeno agregará masa al núcleo de helio. A medida que se agrega tal masa, el núcleo se contrae aún más. A medida que se contrae más y más, la temperatura aumenta.
Finalmente, la temperatura central alcanzará este objetivo de 100 millones de Kelvin, y la fusión termonuclear de helio finalmente podrá comenzar gracias a la ignición de la fusión de helio que se llama destello de helio. Tanto la fusión del núcleo de helio como la fusión de la capa de hidrógeno se producirán simultáneamente a partir de entonces. La fusión del helio da como resultado la producción de energía mediante el uso de tres átomos de helio para formar carbono, algo llamado proceso triple alfa . Se llama así porque las partículas alfa son otro nombre para los núcleos de helio. Por lo tanto, el nombre del proceso da una gran pista sobre cuántos átomos de helio se necesitan para formar carbono, porque triple implica tres.
Resumen de la lección
Sea como fuere, se trata de fusión de hidrógeno, no de helio, que es el proceso que genera energía dentro de una estrella de secuencia principal , una estrella adulta, como nuestro sol. Eventualmente, nuestro sol se convertirá en una estrella gigante. Esto ocurrirá porque se quedará sin combustible de hidrógeno en su núcleo, dejando cenizas de helio en su lugar. Esto hará que nuestro sol sea más grande, menos denso, más luminoso y más frío.
Sin embargo, el núcleo de helio eventualmente se calentará lo suficiente como para encender, por así decirlo, hidrógeno fuera del núcleo que anteriormente estaba demasiado frío para fusionarse. Esta fusión de hidrógeno medios ocurrirá en una cáscara de hidrógeno , una capa de fuera de fusión de hidrógeno del núcleo de helio. El helio eventualmente se calentará lo suficiente como para producir energía a través de la fusión del helio. La fusión del helio da como resultado la producción de energía mediante el uso de tres átomos de helio para formar carbono, algo llamado proceso triple alfa . Se llama así porque las partículas alfa son otro nombre para los núcleos de helio.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado con esta lección, debería poder:
Definición de fusión nuclear
- Explica cómo una estrella de la secuencia principal genera energía.
- Describe cómo una estrella de la secuencia principal se convierte en una estrella gigante.
- Recuerda algunas de las características de una estrella gigante.
- Discutir el proceso triple alfa
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