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El misterio del destello de helio: ¿Por qué genera una energía tan increíble en los núcleos de las estrellas?
Un destello de helio es un evento sorprendente en la vida de una estrella, especialmente durante la vigorosa fase de gigante roja de una estrella de baja masa. Se dice que el destello de helio es causado por la rápida fusión nuclear de grandes cantidades de helio en el núcleo, principalmente a través del proceso triple alfa.
Se predice que dentro de aproximadamente mil millones de años, el Sol experimentará un destello de helio, que será lo último que ocurrirá en la Tierra después de abandonar la secuencia principal.
Este proceso ocurre principalmente en estrellas con masas entre 0,8 masas solares (M☉) y 2,0 M☉. En estas estrellas de baja masa, a medida que el hidrógeno de sus núcleos se consume rápidamente, aunque la fusión nuclear continúa en las capas externas de hidrógeno, se forma una sustancia rica en helio en el núcleo. A medida que el hidrógeno se agota, el helio restante se comprime y forma materia degenerada, cuya resistencia al colapso gravitacional proviene de los principios de la mecánica cuántica más que de la presión térmica tradicional.
Cuando la temperatura del núcleo aumenta a unos 100 millones de grados, comienza el proceso de fusión nuclear del helio. La razón por la que este proceso es asombroso es que el núcleo en ese momento está compuesto de materia degenerada, por lo que en un entorno material como ese, el aumento de temperatura no conduce a un aumento significativo de la presión. Este fenómeno provoca una reacción rápida con un aumento de temperatura, lo cual es extremadamente raro y destructivo en la evolución de una estrella.
La tasa de fusión nuclear de helio aumenta drásticamente, alcanzando rápidamente 10 mil millones de veces la energía original liberada, y esto dura sólo unos pocos segundos.
A medida que se libera energía de la fusión nuclear del helio, se altera el estado degenerado del núcleo, lo que permite que éste se expanda térmicamente y la energía restante sea absorbida por la superestructura de la estrella. Esto significa que, si bien la liberación instantánea de energía del destello de helio es sorprendente, la mayor parte no se puede observar. Debido a esto, los astrónomos se basan principalmente en modelos teóricos para comprender este fenómeno.
Con el tiempo, la superficie de la estrella se enfriará y se encogerá rápidamente a un ritmo de unos 100.000 años, reduciendo finalmente su radio y brillo a aproximadamente el 2% de su valor original. Vale la pena mencionar que en este proceso, alrededor del 40% de la masa de la estrella se convertirá en carbono, lo que es crucial para la evolución futura de la estrella.
El destello de helio es seguido por una serie de destellos secundarios, que suelen ser inestabilidades de pulsación relativamente débiles y no son necesariamente destructivos. En comparación con los destellos de helio, son inherentemente más pacíficos, pero juegan un papel importante en las etapas finales de la evolución estelar.Después del destello de helio, la inestabilidad de la pulsación del destello secundario impulsará la estrella, y este proceso suele durar horas o años.
Además, en algunas estrellas de masa extremadamente baja, el núcleo de helio degenerado puede no alcanzar nunca una temperatura lo suficientemente alta como para iniciar la fusión de helio y eventualmente evolucionará hasta convertirse en una enana blanca de helio. Esto muestra una fuerte conexión entre la masa de una estrella y sus consecuencias evolutivas.
Aunque en las enanas blancas se sigue un proceso similar, cuando el gas hidrógeno de un sistema estelar binario se acumula en la superficie de una enana blanca, la fusión de fuentes de hidrógeno también puede provocar un destello de helio inestable. Sin embargo, la ocurrencia de estos eventos rara vez se observa directamente porque su dinámica generalmente está oculta en lo profundo del núcleo.
El proceso de fusión nuclear de una estrella es un viaje largo e impredecible, con cambios en cada etapa que hacen que el destino de la estrella sea diferente.
Vale la pena reflexionar sobre cómo el destello de helio desencadena una liberación de energía tan violenta en la vida de una estrella, y cuántos misterios cósmicos por descubrir se esconden detrás de ello.
