Una estrella convertida en piedra

El satélite Gaia de la ESA, revela por primera vez como se solidifica -o cristaliza- una estrella de tipo sol después de su muerte

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Núcleo cristalizado de una enana blanca

Esta iIlustración muestra una enana blanca, el remanente muerto de una estrella como nuestro Sol, con un núcleo cristalizado y sólido. Las enanas blancas son los restos de estrellas medianas similares a nuestro Sol. Una vez que estas estrellas han quemado todo el combustible nuclear en su núcleo, arrojan sus capas externas, dejando atrás un núcleo caliente que comienza a enfriarse. Los datos capturados por la nave espacial de cartografía de galaxias de la ESA, Gaia, revelaron por primera vez cómo las enanas blancas se convierten en esferas sólidas a medida que la materia originalmente caliente dentro de su núcleo comienza a cristalizarse, volviéndose sólida

Foto: University of Warwick/Mark Garlick

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La evolución de las estrellas

Representación artística de algunas de las posibles vías evolutivas para estrellas de diferentes masas :

Algunas protoestrellas, enanas marrones, nunca se calientan lo suficiente como para encenderse en estrellas de pleno derecho, y simplemente se enfrían y se desvanecen.
Las enanas rojas, el tipo más común de estrella, siguen ardiendo hasta que han transformado todo su hidrógeno en helio, convirtiéndose en una enana blanca.
Las estrellas similares al Sol se convierten en gigantes rojas antes de explusar sus capas externas formando coloridas nebulosas, mientras sus núcleos colapsan en una enana blanca.
Las estrellas más masivas colapsan abruptamente una vez que han quemado su combustible, provocando una explosión de supernova o una explosión de rayos gamma, y dejando atrás una estrella de neutrones o un agujero negro.

Foto: ESA

Núcleo cristalizado de una enana blanca

Una estrella convertida en piedra

Los datos capturados la sonda espacial de la ESA, Gaia, revelaron por primera vez cómo las enanas blancas -los restos muertos de estrellas como nuestro Sol- se convierten en esferas sólidas a medida que el gas caliente dentro de ellas se enfriaba.

Este proceso de solidificación -o cristalización- de la materia dentro de las enanas blancas se predijo hace 50 años, pero no ha sido hasta la llegada de Gaia que los astrónomos han podido observar suficientes de estos objetos y con tanta precisión como para revelar el patrón que entraña el proceso.

Las enanas blancas son los "cadáveres" de estrellas medianas similares a nuestro Sol.

"Anteriormente, sabíamos las distancias que separan cientos de enanas blancas; muchas de ellas se conforman en grupos, donde todas tienen la misma edad", dice Pier-Emmanuel Tremblay, de la Universidad de Warwick, Reino Unido, autor principal del artículo titulado Core crystallization and pile-up in the cooling sequence of evolving white dwarfs que describe los resultados publicados recientemente en la revista Nature. "Con Gaia ahora sabemos la distancia, el brillo y el color de cientos de miles de enanas blancas de distinta masa y edad en el disco exterior de la Vía Láctea", añade". En la estimación precisa de la distancia entre estas estrellas Gaia ha supuesto un gran avance, permitiendo a los astrónomos medir su verdadero brillo con una precisión sin precedentes.

La formación de una perla espacial

Las enanas blancas son los restos de estrellas medianas similares a nuestro Sol. Una vez que estas estrellas han quemado todo el combustible nuclear de su núcleo, arrojan sus capas externas, dejando atrás un núcleo caliente que comienza a enfriarse.

Estos restos ultra densos aún emiten radiación térmica cuando se enfrían, y son visibles para los astrónomos como objetos bastante débiles. Se estima que hasta el 97% de las estrellas en la Vía Láctea eventualmente se convertirán en enanas blancas, mientras que las estrellas más masivas terminarán como estrellas de neutrones o agujeros negros.

Hasta el 97% de las estrellas en la Vía Láctea eventualmente se convertirán en enanas blancas

El enfriamiento de las enanas blancas dura miles de millones de años. Una vez que alcanzan una cierta temperatura, la materia originalmente caliente dentro del núcleo de la estrella comienza a cristalizarse, volviéndose sólida. El proceso es similar al agua líquida que se convierte en hielo en la Tierra a cero grados centígrados, excepto que la temperatura a la que se produce esta solidificación en enanas blancas es extremadamente alta, aproximadamente 10 millones de grados centígrados.

En este estudio, los astrónomos analizaron más de 15.000 candidatos de remanentes estelares dentro de los 300 años luz más próximos a la Tierra, y pudieron clasificara estas enanas blancas cristalizantes como un grupo bastante distinto a las enanas blancas normales.

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"Vimos un montón de enanas blancas de ciertos colores y luminosidades que no estaban vinculadas entre sí en términos de su evolución", dice Pier-Emmanuel. "Nos dimos cuenta de que esta no era una población distinta de enanas blancas, sino que el resultado de las observaciones estaba relacionado con el efecto del enfriamiento y la cristalización, que se predijo hace 50 años".

El calor liberado durante este proceso de cristalización, que perdura durante varios miles de millones de años, aparentemente frena la evolución de las enanas blancas Esto provoca que las estrellas, ya muertas dejen de oscurecerse y, como resultado, lucen hasta dos mil millones de años más jóvenes de lo que realmente son. Eso, a su vez, tiene un impacto en nuestra comprensión de las agrupaciones estelares de las que forman parte las enanas blancas.

La temperatura a la que se produce esta solidificación es de aproximadamente 10 millones de grados centígrados

"Las enanas blancas se usan tradicionalmente para la datación por edades de poblaciones estelares el disco exterior y en el halo en nuestra Vía Láctea", explica el científico. "Ahora tendremos que desarrollar mejores modelos de cristalización para obtener estimaciones más precisas de las edades de estos sistemas".

El inevitable destino de nuestro Sol

Tampoco todas las enanas blancas cristalizan al mismo ritmo. Las estrellas más masivas se enfrían más rápidamente y alcanzarán la temperatura a la que se produce la cristalización en aproximadamente 1.000 millones de años. Las enanas blancas con masas más bajas, más cercanas a la etapa final esperada del Sol, se enfrían de manera más lenta y requieren hasta 6.000 millones de años para convertirse en esferas sólidas muertas.

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El Sol todavía tiene por delante unos 5.000 millones de años antes de que se convierta en una enana blanca, y los astrónomos estiman que tomará otros cinco mil millones de años para que finalmente se enfríe y convierta en una esfera de cristal.

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