El proceso descrito en la entrada Ciclo del Carbono (Formación de Estrellas) Parte I para estrellas de masa superior a 10 masas solares es muy rápido (siempre desde la perspectiva de tiempo estelar), tan solo unos pocos millones de años. Sabemos, de aquella entrada, que el Hidrógeno se agota, se "enciende" el Helio que, más tarde, se transforma en Carbono, y los átomos que lo constituyen se transforman, a su vez, en núcleos atómicos de elementos superiores. En todas estas reacciones se libera energía, pero estos sucesivos procesos nucleares son productores de energía cada vez menos eficientes: han de desarrollarse cada vez a mayor velocidad para que la emisión de energía de la estrella no disminuya y se puedan construir átomos cada vez más complicados.
La cuestión implícita que subyacía en aquella entrada es, el proceso de liberación de energía que va creando elementos cada vez más complejos bajo unas condiciones cada vez más extremas, ¿es indefinido?, esto es, ¿el Ciclo del Carbono sintetiza todos los elementos químicos de la tabla periódica?, o, por el contrario, ¿existe un límite de elementos creados? La respuesta es que existe un elemento límite que no puede ser rebasado para crear a partir de él, elementos más complejos. Ese elemento es el Hierro.
El reactor nuclear de una estrella que va formando núcleos atómicos cada vez más complejos a partir del más simple, el Hidrógeno, se detiene al sintetizar el núcleo atómico del Hierro. Este núcleo no proporciona más energía cuando se fusiona con otros núcleos presentes en la estrella sino todo lo contrario: hay que añadir energía para que ésto suceda. Lo mismo ocurre cuando se fisiona su núcleo (dividirlo). Esto ocurre por una propiedad del núcleo atómico en la que no entraré aquí por su complejidad pero merece la pena mencionarla: la Interacción Nuclear Fuerte.
¿Qué sucede entonces en la estrella de gran masa cuando la fusión de los elementos haya alcanzado una complejidad tal que la región central de la estrella sea una esfera de Hierro? Los núcleos atómicos del Hierro pueden captar los electrones que circulan a gran velocidad por el gas exterior, por lo que la esfera se contrae y han de equilibrarse la gravedad y la presión gaseosa, Los electrones son los principales causantes de esa presión y, cuando desaparecen en los núcleos atómicos, es la gravedad la que predomina para mantener el equilibrio, según la Ley de Boyle-Mariotte. Así, la esfera de Hierro se contrae y se hunde. Se ha calculado que esta situación comienza cuando la esfera de Hierro tiene un tamaño aproximado de 1,5 masas solares. Se detiene cuando todos los componentes nucleares están tan apretados y la densidad es tan elevada que todos los protones y electrones se han fusionado formando neutrones. Solo queda, por tanto, materia formada por neutrones, es decir, la esfera de Hierro se ha convertido en una estrella de neutrones.
Esta transición libera una gran cantidad de energía que proyecta al espacio a gran velocidad la envoltura exterior en una explosión inconmensurable (las mayores explosiones del Universo). Nuestra pacífica estrella inicial se ha convertido así en una supernova.
No olvidemos que todo lo explicado anteriormente sucede para estrellas masivas, del orden de 10 masas solares, como comenté al principio. Y, ¿las estrellas de menor masa también acaban transformándose en supernovas? En este caso la respuesta es negativa. Los procesos del Ciclo del Carbono no alcanzan aquí la fase del Hierro descrita anteriormente por diversas dificultades previas de dicho ciclo: temperatura, densidad, velocidad,... Este tipo de estrellas menos masivas acaban convirtiéndose en otras estrellas singulares: las enanas blancas. Estas estrellas poseen una propiedad muy importante relacionada con el equilibrio, como es la presión de Fermi de los electrones, relacionada con el Principio de Exlcusión de Pauli (simplemente he querido nombrar estas propiedades para darlas a conocer, su complejidad supera el objetivo de esta entrada y, por ende, de este blog).
Hasta aquí esta tercera parte de la muy interesante formación de estrellas que, al igual que las dos anteriores, han tenido una fuente principal de algunas notas que he completado por mi cuenta, como suelo hacer en mis escritos. La curiosidad alienta el ánimo de los espíritus críticos.
Fuente principal: Rudolf Kippenhahn
