¿Puede haber empresa más osada que viajar al núcleo de una estrella? ¿Quién podría soportar temperaturas capaces de desnudar los átomos de sus electrones, presiones que le dejarían reducido al volumen de un azucarillo y fuerzas de marea que lo convertirían en un mísero espagueti cósmico? A pesar de todos esos inconvenientes, hay personas que lo hacen ¡cada día! Son investigadores que, sin moverse de casa, viajan miles, incluso millones de años luz para sumergirse, sin miedo, en el interior de estrellas mucho más grandes y masivas que la nuestra. Estos imaginativos trotamundos se dividen en dos categorías fundamentales. A una de ellas pertenece nuestro invitado, Antonio Claret, quien sólo necesita la ayuda de un lápiz, un ordenador y las complejas ecuaciones modeladas por las leyes físicas que gobiernan el Universo y, por ende, el interior de las estrellas. Otros, como Guillermo Torres, lo hacen de otra forma: observando y exprimiendo hasta sus más íntimos detalles, la información codificada en la tenue luz que nos llega de las estrellas.

Hoy volvemos a charlar con Antonio Claret, Investigador del IAA y colaborador de CienciaEs, porque, gracias a sus cálculos y las observaciones de Guillermo Torres del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, en Cambridge, Estados Unidos, conocemos con más fiabilidad lo que sucede en el núcleo de estrellas más grandes y masivas que el Sol.

Las estrellas son enormes hornos nucleares donde se sintetizan distintos núcleos atómicos a partir de hidrógeno y helio. A medida que los núcleos de hidrógeno (protones), que es el principal combustible nuclear, se fusionan para dar núcleos de helio, la reserva de combustible inicial se va consumiendo. La cantidad de masa que acumulan las estrellas durante su formación y la composición química de los elementos nuevos que van creando marcan de una forma dramática el ritmo de consumo consumen su combustible y, por lo tanto, la vida futura de la estrella. Así se producen enormes diferencias: Una estrella con una masa como la del Sol puede tener una vida de 10.000 millones de años, mientras que una estrella más masiva consume tan rápidamente el combustible nuclear que vive apenas unos centenares de millones de años. Una estrella así vive intensamente, dilapida su energía, tiene una vida corta y termina de forma espectacular, en forma de supernova.

Pero las cosas no son tan simples, como podéis imaginar. El corazón de una estrella es un lugar donde se produce una cantidad gigantesca de energía que, lejos de acumularse, lucha por salir. En las estrellas de menor masa, inferiores a 1.3 veces la masa del Sol aproximadamente, la energía se transmite al exterior por radiación. En cambio, en las estrellas de mayor masa, el horno nuclear adquiere mayor temperatura y se producen movimientos del material debido a corrientes convectivas que tienden a mezclarlo. Este núcleo convectivo tiene un límite a partir del cual los movimientos cesan y la energía se transmite por radiación. El tamaño de ese núcleo y los fenómenos que suceden en la frontera del mismo, donde se puede producir un efecto de rebosamiento que contribuye a la mezcla de combustible más allá del límite, son determinantes a la hora de calcular la vida de una estrella.

En el estudio que hoy comenta Antonio Claret se han comparado los resultados de los cálculos teóricos con lo observado en una muestra de 29 estrellas binarias eclipsantes en las que el cálculo de masa y propiedades de las estrellas están bien determinadas. Los resultados, obtenidos utilizando distintos escenarios, revelan que el modelo teórico se comporta de acuerdo con las observaciones y por lo tanto se puede convertir en una herramienta de vital importancia para investigaciones futuras sobre poblaciones estelares, formación de enanas blancas, estrellas de neutrones, agujeros negros y, en general, para el conocimiento de nuestro Universo.

Os invito a escuchar a Antonio Claret.

Referencias:

Antonio Claret y Gullermo Torres. The Dependence of Convective Core Overshooting on Stellar Mass: A Semi-empirical Determination Using the Diffusive Approach with Two Different Element Mixture. The Astrophysical Journal, 849:18 (12pp), 2017 November 1. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa8770

A. Claret. Does convective core overshooting depend on stellar mass?. Tests using double-lined eclipsing binaries. Astronomy and Astrophysics, Volume 475, pp. 1019C, 2007

A. Claret & G. Torres. The dependence of convective core overshooting on stellar mass. Astronomy and Astrophysics, Volume 592A, p. 15 C, 2016