Se estima que existen 7x10^22 estrellas en el universo conocido (70 trillones). El Sol es la estrella de mayor importancia por su tamaño aparente y es la única estrella que aparece en forma de disco y no como un simple punto de luz, pero ¿cuál es la segunda estrella más grande en tamaño aparente?
La más brillante de las estrellas de la constelación de Orión es una de un característico color rojo, y su nombre es Alfa de Orión (Alpha Orionis), más conocida como Betelgeuse. ¿De dónde proviene este curioso nombre?
En la Alta Edad Media, los árabes se apropiaron de la ciencia griega, incluyendo la descripción del firmamento que los griegos habían hecho y también observaron la constelación de Orión con la forma de un cazador gigante. Los árabes denominaban a las estrellas según su posición en una constelación, por lo que llamaron a Alfa de Orión "yad al-yaw-za", que significa `brazo del gigante´ en alusión a su posición dominante en Orión. Pero algún traductor europeo de un texto árabe transcribió los signos árabes como "bayt al-yawza", que significa `casa del gigante´ (que carece de sentido en la figura de Orión), y lo deletreó 'Betelgeuse', nombre que es el usado en la actualidad para esta formidable estrella.
Betelgeuse es más conocida en detalle que cualquier otra estrella (excepto nuestro Sol, obviamente) a pesar de no ser la más cercana, y ¿por qué?
Consideremos que una estrella cercana es más probable que sea conocida con detalle que otra que esté más lejos y que una estrella grande también es más probable que sea conocida con más detalle que una más pequeña. Por esta deducción, es lógico pensar que si queremos saber detalles de alguna estrella (que no sea nuestro Sol), deberemos elegir una que sea grande y que esté cerca.
Betelgeuse no es la estrella más cercana pero vamos a aparcar un momento este dato. Sí es inusualmente grande, solo observándola sin ayuda de instrumentos. Este apunte parece extraño porque todas las estrellas (salvo el Sol) parecen simples puntos de luz incluso viéndolas a través de los instrumentos apropiados. Entonces, ¿cómo podemos saber si un punto de luz es mayor que otro solo mirándolo sin ayuda de instrumentos?
Las estrellas rojas son rojas porque sus superficies están relativamente frías y por eso son confusas por unidad de área (lo "frío" está "oscuro", lo "caliente" genera "luz",al menos). De ahí que, si esas estrellas rojas son muy brillantes, debe ser porque están increiblemente cerca de nosotros o, si esto no sucede, es porque la superficie total es excepcionalmente grande.
La estrella Alfa Centauro C (Próxima Centauri) es la estrella más cercana a nuestro sol de todo el firmamento pero, incluso así, es insuficientemente próxima para ser visible al ojo humano sin ayuda de instrumentos. Es roja, fría y pequeña. Betelgeuse es tan roja como Alfa Centauro C y está 150 veces más lejos que ella pero, no es solo visible sin ayuda de instrumentos, si no que es la 9ª esterlla más brillante del cielo. Así pues, debe deducirse que su superficie ha de ser tremendamente enorme.
En 1920 se midió el diámetro aparente de Betelgeuse y, con esta medición, fue la primera estrella que demostró, mediante una medición real, que era más que un simple punto de luz. Este diámetro resultó ser 0.02 segundos de arco. Este inerte dato significa que si 100.000 puntos brillantes iguales a Betelgeuse uno al lado del otro y tocándose, tendríamos una línea delgada y brillante de una longitud igual a la anchura de una Luna llena cuando está más cerca de la Tierra.
Una característica importante de Betelgeuse es que es una estrella variable, es decir, que su brillo varía con el tiempo. Además, no tiene una periodicidad en dicha variación: su brillo medio es de magnitud 0.85 pero en ocasiones brilla hasta 0.3 ó desciende hasta 1.2. Este no es un hecho raro, ya que una gigante roja es una estrella que se encuentra en su fase final. Dentro de poco (en tiempo astronómico, se entiende) no podrá soportar la masa de sus capas externas por la energía de las reacciones de fusión de sus profundidades y la estrella se desmoronará (con o sin explosión). Betelgeuse 'parpadea' y se debe a las turbulencias e inestabilidades que cabe esperar de una estrella que tiene problemas para autoabastecerse con suficiente calor para mantenerse en expansión. Esto se demuestra con un sofisticado aparato llamado interferómetro. El diámetro aparente de Betelgeuse, medido con este intrumento, varía de 0.049 a 0.060 segundos de arco.
Para conocer realmente lo grande que es Betelgeuse, en unidades absolutas a partir de su tamaño aparente, se debe conocer su distancia, lo cual no es fácil. A partir de 30 parsecs (aproximadamente 100 años-luz), resultan difíciles de determinar (1 parsec = 1 pc = 3.2616 años-luz = 3.0857 x 10^16 m). La última cifra a este respecto es de 197 + - 45 pc.
-Tamaño:
Para que la esfera de una estrella aparezca como de un diámetro de 0.02 segundos de arco, incluso estando a una distancia de unos 200 parsecs, debería tener un diámetro real de unos 1600 millones de kilómetros. Esto significa que Betelgeuse tiene un diámetro (promedio) 1180 veces mayor que el diámetro del Sol. Su volumen sería entonces 240 millones de veces el de nuestro Sol. Esto significa que si Betelgeuse fuera una esfera hueca, podríamos echar en ella 240 millones de esferas del tamaño de nuestro Sol para que la esfera se llenase por completo. Y si imaginásemos a Betelgeuse en el lugar del Sol, su superficie se localizaría cerca de la órbita de Marte.
Y cuando Betelgeuse se expande a su máximo, su diámetro aumenta hasta unos 725 millones de kilómetros o casi unas 1000 veces el del Sol. En su mínimo, es aún unos 500 millones de kilómetros, unas 690 veces el del Sol. En plena expansión, la superficie de Betelgeuse, estando en el lugar de nuestro Sol, estaría en el cinturón de asteroides. Es 3 veces más voluminosa en su máximo que en su mínimo.
Betelgeuse es una Gigante Roja, pero ¿cómo se puede comparar en tamaño aparente con otras estrellas que son más pequeñas pero que están más cerca? Alfa Centauro A es casi exactamente del tamaño de nuestro Sol, y a su distancia de 1.35 parsecs, su diámetro aparente sería solo de 0.0035 segundos de arco, menos de una quinta parte del de Betelgeuse. Así, aunque está más cerca, su diminuto tamaño no le permite mostrarse tan grande como la gigantesca Betelgeuse.
Por todo ello, no existe ninguna estrella lo suficientemente grande, lo suficientemente cercana o ambas cosas a la vez, que rivalice con Betelgeuse. La que más se acerca es otra Gigante Roja, Antares (Alfa Escorpión), en la constelación del Escorpión. Está más cerca que Betelgeuse (168 parsecs) pero, aún así se muestra levemente más apagada por lo que debe ser más pequeña. De hecho, tiene un diámetro aparente de 0.002 segundos de arco.
-Temperatura:
Betelgeuse tiene una temperatura superficial de 3500 ºK mientras que la del Sol es de 5778 ºK, es decir, Betelgeuse se encuentra al rojo vivo y nuestro Sol está al rojo blanco. Si la temperatura superficial de nuestro Sol descendiese a 3500 ºK, ofrecería una luz enrojecida pero su iluminación total tendría una intensidad de sólo 0.023 de la actual. Sin embargo, Betelgeuse tiene una superficie 85000 veces mayor que la del Sol y, aunque cada porción del tamaño del Sol da sólo 0.023 de la iluminación de nuestro Sol, la estrella entera resplandece con una luz 43000 veces mayor que la del Sol.
En astronomía se emplea el término "magnitud absoluta" para representar el brillo que una estrella mostraría si se encontrase a 10 parsecs de la Tierra. Si pudiéramos ver nuestro Sol desde esa distancia, tendría una magnitud absoluta de +4.83, lo cual representa una luz más bien apagada, y la convertiría en una estrella nada destacable en el firmamento. En cambio, si Betelgeuse avanzase hasta nosotros y situarse a esa distancia de 10 parsecs, resplandecería con una magnitud absoluta de -5.9, es decir, brillaría roja con un brillo 4.33 veces el del planeta Venus en su máxima brillantez. Entonces tendría un diámetro aparente de 0.4 segundos de arco, lo cual sería enorme para una estrella (salvo el Sol) pero seguiría siendo un punto de luz. Por comparar, el planeta Júpiter tiene un diámetro aparente de 50 segundos de arco (150 mil kilómetros) y, aún así, sigue siendo un punto luminoso si se mira sin instrumental.
-Masa:
A pesar de su tamaño y brillo, Betelgeuse no es el gigante que parece en cuanto a su masa. Sin duda, tiene más masa que el Sol pero no tanta como cabría pensar. De hecho, se estima que tiene sólo 16 veces más masa que nuestro Sol. Esta masa de 16 soles se extiende en un volumen que es, en promedio, 80 millones de veces el del Sol. Así, su densida media (d=m/v) se estima en 0.0000002 la del Sol. De todos modos, cualquier estrella no es densa de forma regular en toda su masa ya que una estrella es menos densa en su superficie y aumenta, más o menos regularmente, a medida que se profundiza hacia el núcleo, así como su temperatura.
-Reacciones físico-químicas:
Una estrella comienza como una bola de hidrógeno, generalmente, y es en el centro donde la temperatura y la densidad son mayores y hacen que ese hidrógeno se fusione en helio y produzca energía. Comienza una reacción de fusión en cadena del hidrógeno transformándose en helio y haciendo así que el núcleo vaya creciendo.
La fusión del hidrógeno sigue teniendo lugar fuera del núcleo de helio, donde el hidrógeno se encuentra a su mayor temperatura y densidad y el núcleo se hace más caliente y denso conforme crece. Pasados millones de años, esa temperatura y densidad del núcleo de helio se hacen lo suficientemente grandes como para forzar incluso a los núcleos de helio estables a fusionarse en núcleos de carbono y oxígeno (un núcleo de carbono está compuesto por 3 núcleos de helio y uno de oxígeno por 4).
Este nuevo aumento de temperatura por el inicio de la fusión del helio, hace que la estrella (que, durante la fusión de hidrógeno, ha permanecido inalterada en apariencia) se expanda, por lo que su superficie se enfría.
Esto es lo que le ocurre a Betelgeuse: en su centro se haya un núcleo de carbono-oxígeno que está a una temperatura de 100 mil ºK (el del Sol tiene una temperatura de 15 millones de ºK), lo cual no representa calor suficiente para que el carbono y el oxígeno se fusionen en núcleos más complejos. Este núcleo, se estima que tiene el tamaño de 2 veces el diámetro de la Tierra y una densidad de unos 50 kg por centímetro cúbico, es decir, más de 2000 veces la de nuestro planeta.
Tal vez, 0.02 de la masa total de Betelgeuse está comprimida en ese diminuto núcleo. Alrededor suyo hay una capa de helio de unas 10 veces el volumen del núcleo, que contiene otro 0.02 de la masa total. En el exterior de la capa de helio se hallan las regiones externas que son, en su mayoria, hidrógeno. El helio continúa fusionándose en la superficie del núcleo de carbono-oxígeno, como expliqué antes, y el hidrógeno sigue fusionándose en los límites de la capa de helio. Pero este hidrógeno no puede fusionarse a la velocidad con la que lo hubiera hecho en el núcleo, por lo que produce menos energía. Así, las dos fusiones juntas apenas producen suficiente calor para mantener a la estrella en expansión y este hecho produce que, de vez en cuando y aparentemente, comience a contraerse. Esa contracción comprime el hidrógeno y el helio y acelera la fusión por lo que la estrella se expande de nuevo y vuelta a empezar.
Pero ese ciclo cada vez produce menos energía por el consumo de los elementos implicados y entonces, con el tiempo, comienzan a aparecer núcleos de hierro en el centro, los cuales no permiten fusiones productoras de energía y las contracciones periódicas se hacen cada vez más intensas hasta provocar el colapso total y permamente. Ese derrumbamiento comprimirá todo el material fusinable que aún quedaba y se producirá una explosión. Cuanta más masa tenga la estrella, más repentino será ese colapso y más catastrófica la explosión.
Una estrella como Betelgeuse explotará con la suficiente violencia como para convertirse en una supernova. Los restos comprimidos se derrumbarán sobrepasando la fase de enana blanca y se convertirán en una estrella de neutrones (que podría desembocar en un agujero negro). Este es el destino de Betelgeuse en un futuro próximo (astronómicamente, podría significar unos 100 mil años).
-Estabilidad:
Nuestro Sol es una estrella estable que no cambia de tamaño ni la cantidad de radiación que emite. Obviamente, en unas épocas es más irregular que en otras pero, comparativamente, es totalmente estable respecto a Betelgeuse, que, como he comentado con anterioridad, tiene un tamaño aparente entre 725 y 1000 veces el tamaño del Sol pero el período que tarda en ir desde su tamaño mínimo hasta el máximo es de unos 50 días y desde el máximo hasta el mínimo varía entre 100 y 150 días. Aparentemente, esta irregularidad está asociada al hecho de que es turbulenta y está "hirviendo": burbujas calientes de helio del interior salen periódicamente a la superficie y producen enormes manchas calientes que hacen que la estrella se expanda.
Su inestabilidad también se manifiesta mostrando signos de poseer colosales prominencias y de ser la fuente de poderosos vientos estelares, signos que llevan a razonar que no permanecerá en su forma actual por mucho tiempo, en comparación con las estrellas ordinarias como el Sol, que pueden permanecer sin cambios relativos durante miles de millones de años.
Comparando el viento de Betelgeuse con el del Sol, nuestra estrella está perdiendo masa constantemente mientras oleadas de partículas (principalmente protones de hidrógeno) se mueven hacia fuera en todas direcciones. Así, cerca de 1 millón de toneladas cúbicas de materia se pierden en el Sol cada segundo por la acción de ese viento solar, pero Betelgeuse pierde materia miles de millones de veces la cantidad anterior.
Si Betelgeuse continuara perdiendo materia con el ritmo actual por la acción del viento estelar, desaparecerá por completo en 16 millones de años. Sin embargo, hay indicios de que mucho antes haya expulsado suficiente materia como para convertirse en una estrella condensada rodeada de una nebulosa planetaria o haya estallado formando una supernova, como indiqué anteriormente. Una gigante roja como Betelgeuse puede permanecer en ese estado no más de 2 millones de años.
Fuentes: "El Monstruo Subatómico" (Isaac Asimov) y fuentes propias, así como actualizar los datos técnicos del manual mencionado.
