Divulgación y enseñanza de la ciencia

(PP-DC-256-HA) El ciclo de vida de una estrella

Educación de calidad

Asesor: ABRIL LUNA NOLASCO

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

Arantza Isabella Pérez Carrera[2° Capullo]

Resumen

Conocer la estructura, características y tiempo de vida de las estrellas, nos brindará la posibilidad de comprender el impacto y beneficios que tienen sobre la vida en nuestro planeta.

 Nuestro planeta se mantiene en equilibrio gracias a la influencia que tienen las estrellas sobre él, en específico, los beneficios que obtenemos del Sol, la estrella más cercana e importante para la vida en el planeta Tierra.

 En el presente trabajo se exponen los conceptos y elementos más importantes del ciclo de vida de una estrella, resaltando las características de su estructura, tipos, partes y elementos que las conforman, así mismo, las principales particularidades respecto a su edad y composición.

Pregunta de Investigación

¿Cuánto vive una estrella?

Planteamiento del Problema

Existen diferentes clasificaciones de estrellas en el universo, a las cuales podemos ver brillando en el cielo durante las noches, la más cercana al planeta tierra es el sol y es de gran importancia para el planeta,  porque de ella depende la vida en la tierra, pues logra darle la temperatura adecuada para permitir la generación de vida, ya sean plantas  o animales, incluso nosotros los humanos, el problema es que desconocemos cuanto vive una estrella, cuando podría morir y si muere seguramente la vida en la tierra se acabaría.

Esto es lo que nos lleva a la pregunta ¿Cuánto vive una estrella? Y es el motivo de esta investigación.

Antecedentes

Una estrella es una enorme esfera de gas en revolución. El gas es atraído hacia el interior por la fuerza gravitatoria, aumentando así, la presión de la estrella. Esto origina reacciones nucleares en su interior que liberan energía hacia el exterior en forma de radiación electromagnética, luz y calor. Están compuestas casi en su totalidad de gas y plasma, un estado de súper calentamiento de la materia compuesta de partículas subatómicas y mantiene su forma gracias a la fuerza de gravedad. La composición media de una estrella se compone de hidrógeno en su mayoría, helio, carbono, ozono, oxígeno, neón, hierro y otros elementos.

Nuestra estrella más cercana y la más conocida, el Sol, quema unas 600 toneladas de hidrógeno por segundo. Esta energía producida en su interior puede tardar 2 años en llegar a la superficie y tan sólo 8 minutos en llegar hasta la Tierra en forma de luz y calor. Nuestro Sol tiene un diámetro de alrededor de 1.392.000 km y su radio es de 695.993 km, 109 veces el radio de la Tierra. Orbita el centro de la Vía Láctea y arrastra todo el Sistema Solar consigo.

 

No se sabe con precisión cuántas estrellas existen, pero podrían alcanzar un número extraordinario. Nuestro universo podría albergar más de 100 000 millones de galaxias, y cada una de ellas podría tener más de 100 000 millones de estrellas. Tan sólo en una noche clara, desde diferentes puntos de la Tierra pueden observarse alrededor de 3000 estrellas a simple vista.

 

Algunas estrellas sobresalen del resto. Su brillo es un factor de cuanta energía despiden, lo cual se conoce como su luminosidad, y también la distancia a la que se encuentran de la Tierra. Las estrellas del cielo también pueden parecer de diferentes colores porque sus temperaturas no son iguales. Las estrellas calientes son blancas o azules, mientras que las más frías parecen tener tonos rojos o anaranjados.

 

Características de una estrella

  • Edad
  • Composición química
  • Diámetro
  • Cinemática
  • Campo magnético
  • Masa
  • Rotación

 

Partes de una estrella

 

De dentro hacia afuera, una estrella se divide en:

 

Núcleo: Es la parte más interna de la estrella, así como la más densa y caliente. En él se producen las reacciones nucleares de fusión, las cuales producen rayos gamma y neutrinos.

 

Zona radiactiva: En esta parte el calor viaja en forma de radiación. Como a la energía le cuesta moverse por medio de la radiación, la energía calórica se empieza a acumular en la parte externa de la zona radiactiva y comienza a moverse por convección.

 

Zona de convección: En ella el calor se mueve lentamente desde el núcleo hacia la superficie, el material se enfría y cae en columnas.

 

Fotosfera: Esta es la zona que vemos. En ella se emite luz visible. Si la estrella está muy alejada, puede ser necesario un telescopio para observarla, pero en el caso del Sol, puede verse a simple vista.

Cromosfera: Está por fuera de la fotosfera. En el caso del Sol, es de color rojo debido a la abundancia de hidrógeno, pero solo puede verse con filtros espaciales o durante un eclipse.

 

Corona: Es la zona más externa de la estrella. Puede extenderse a través de millones de kilómetros. La corona solar solo puede ser vista a simple vista durante los eclipses.

 

Tamaño

 

Las estrellas pueden tener muchos tamaños, que las clasifican en un rango desde estrellas enanas a supergigantes. Las supergigantes pueden tener radios mil veces mayores que el Sol. Debido a su gran masa, consumen energía a un ritmo muy elevado, siendo muy luminosas; por ejemplo, Naos tiene una luminosidad de aproximadamente un millón de veces la del Sol. Sin embargo, tienen una vida breve porque agotan su combustible nuclear en unos pocos millones de años y explotan como supernovas al final de sus vidas. Las supernovas añaden elementos a las nubes de polvo y gas del espacio, favoreciendo así la diversidad interestelar, y producen ondas de choque que condensan las nubes de gas y ayudan a la formación de nuevas estrellas.

 

Las estrellas enanas conforman el grupo de estrellas más numeroso y representan la parte normal en el área de la astrofísica estelar. Se denomina estrellas enanas a las estrellas que están localizadas en la fase principal de su vida, desde que nacen hasta que el hidrógeno que hay en su núcleo se acaba. Son estrellas que tienen poca brillantez y no permanecen en este estado toda su vida y pueden transformarse en estrellas gigantes o súper gigantes.

 

El Sol es considerado como una estrella amarilla y por consiguiente es una estrella enana de tamaño mediano y es la única que puede llegar a ser vista fácilmente.

Ciclo de vida de las estrellas

Las estrellas jóvenes se llaman protoestrellas. A medida que se desarrollan acumulan masa de las nubes que las rodean y crecen en lo que se denomina estrella en la secuencia principal. Las estrellas en secuencia principal, como el Sol, existen en un estado de fusión nuclear durante el cual emitirán energía durante miles de millones de años, mientras convierten el hidrógeno a helio.

 

Las estrellas evolucionan durante miles de millones de años. Cuando finaliza su fase de secuencia principal pasan a través de otros estados de existencia en función de su tamaño y otras características. Cuanto mayor sea la masa de una estrella, menor será su intervalo de vida.

 

A medida que las estrellas avanzan hacia el final de sus vidas, gran parte de su hidrógeno se ha convertido en helio. El helio se hunde en el núcleo de la estrella aumentando su temperatura y provocando la expansión de su capa exterior. Estas estrellas grandes e hinchadas se conocen como gigantes rojas.

 

La fase de gigante roja es realmente un comienzo en el que la estrella se libera de las capas más externas y se convierte en un cuerpo pequeño y denso denominado enana blanca. Se trata de un remanente estelar al que da lugar una estrella cuando ha agotado su combustible nuclear, y ha expulsado gran parte de esta masa en una nebulosa planetaria.

 

Se trata de una etapa del proceso estelar por el que pasan el 97 por ciento de las estrellas que conocemos, incluido el Sol. Las enanas blancas son, junto a las enanas rojas, las estrellas más abundantes del universo. Por tanto, las enanas blancas se enfrían durante miles de millones de años, hasta que finalmente se apagan y dejan de producir energía. En este punto, que los científicos no han podido observar aún, estas estrellas pasan a ser conocidas como enanas negras.

 

Tan sólo unas pocas estrellas evitan este camino evolutivo y en su lugar surgen mediante una fuerte detonación como supernovas. Estas violentas explosiones dejan tras de sí un pequeño núcleo que puede convertirse en una estrella de neutrones, o incluso, si el remanente es lo suficientemente amplio, en un agujero negro.

 

Agrupaciones de estrellas

 

Históricamente, las estrellas han sido agrupadas en constelaciones, formando figuras fácilmente reconocibles, que eran utilizadas para la orientación y la navegación celeste. En realidad, las estrellas que forman una constelación no se encuentran cercanas entre sí, son producto de la perspectiva y totalmente arbitrarias. Desde la Tierra vemos una figura sobre la esfera celeste, pero la distancia que las separa puede ser de miles de años luz entre sí y no tener otra cosa en común más que su cercanía aparente desde el punto de vista terrestre.

 

Si observamos la constelación de Orión desde la Tierra, parece que las estrellas están muy cerca unas de otras, pero en realidad, la distancia que las separa es mucho mayor de lo que nos parece. En esta imagen vemos la constelación tal y como la veríamos en el cielo desde nuestra posición en la Tierra.

 

Si observamos la constelación de Orión desde el espacio, vemos cómo en realidad, las estrellas están muy separadas entre sí y no guardan la forma de la constelación.

 

Las estrellas son de suma importancia, ya que han contribuido a la creación de la vida tal como la conocemos. Este es el caso del Sol, ha sido de vital ayuda para la fotosíntesis de las plantas, aporta luz y calor, permite que exista el viento y que el agua realice su ciclo. Sin el sol nuestra vida en la tierra no existiría.

 

Para la astronomía, las estrellas han sido importantes porque han ayudado a crear un mapa astral, la más conocida son las constelaciones de los signos del zodiaco, aunque dependiendo de las culturas y el sitio de observación éstas pueden cambiar. Asimismo, los astrónomos utilizaron el movimiento del sol contra las estrellas para crear los primeros calendarios. Los astrónomos egipcios, babilónicos, griegos, chinos e islámicos, lograron grandes avances en cuanto a nombrar y catalogar estrellas.

Objetivo

Conocer el ciclo de vida de una estrella.

Justificación

El ver constantemente al cielo por las noches, mirar en ocasiones muchas estrellas, ver como brillan, como se ven unas más grandes que otras, hizo que me preguntara como llegaron las estrellas al cielo y porque solo se ven de noche, las observé durante muchas noches y me explicaron mis papás que algunas estrellas son visibles desde la Tierra en la noche y que brillan porque son como bolas de gas quemándose en el espacio, que también de día podemos ver una estrella y que la conocemos como  Sol, que es la estrella más cercana a la Tierra y que gracias a ella hay vida en nuestro planeta.

Una noche antes de dormir vi por la ventana las estrellas y le pregunté a mi papá ¿Por qué se ven tan pequeñas algunas estrellas?  Y me dijo porque están muy lejos, entonces yo le pregunté que si había estrellas niñas y estrellas viejitas como sus abuelitos, me comentó que no tenían la edad precisamente como sus abuelitos o como yo, pero que si había estrellas más jóvenes y más viejitas, que las estrellas vivían muchos años más que las personas. Esto me llevó a preguntarme ¿Cuánto vive una estrella?, Con esta investigación lograremos averiguar cómo nace una estrella, cuanto viven y como mueren las estrellas, así como también conoceremos porque son parte fundamental del proceso que permite nuestra vida y la de todos los seres vivos en la Tierra.

Hipótesis

Si conociéramos cuanto vive una estrella entonces lograremos saber cuánto podría durar la vida en la Tierra.

Método (materiales y procedimiento)

Utilicé el método empírico para mi investigación, el cual se caracteriza por los siguientes elementos:

Objeto de estudio: El ciclo de vida de una estrella

Fuente de conocimiento:

La experiencia de observar las estrellas de manera directa, durante las noches salimos constantemente a observar las estrellas, en ocasiones el cielo se encontraba nublado y la visibilidad de las estrellas era muy reducida o incluso nula.

Cuando veíamos las estrellas se explicaban que no todas las luces que vemos a simple vista son estrellas, y se explicaban como las agrupaciones de estrellas eran conocidas como constelaciones, que son los limites en los que está dividida la bóveda celeste, además se explicó que estas constelaciones tenían nombres distintos dependiendo de la cultura que las nombraba y que normalmente se creaban narraciones de lo que representaban las cuales encontramos por ejemplo en la mitología.

Se comentó que las constelaciones más antiguas de las que se tiene registros son Leo, Taurus y Escorpio, que existían desde la antigua cultura mesopotámica hace unos 4000 años antes de la era común, aunque no con esos nombres exactamente.

Pudimos observar la constelación de Orión que era conocida como Sahu en el Antiguo Egipto.

También pudimos observar La Osa Mayor y La Osa Menor, nos dimos cuenta que a pesar de que había noches despejadas no siempre se veían bien las estrellas y que esto era por la contaminación lumínica que se presentaba.

Después de ver las estrellas de manera directa vimos las estrellas y la Luna a través de un telescopio, lo cual nos permitió corroborar que no todas las luces que vemos en el cielo son estrellas, primero buscamos las estrellas mediante la mira del telescopio.

Después pudimos observar de cerca con el telescopio, la Luna y sus cráteres, vimos que algunas que pensamos eran estrellas en realidad eran planetas que reflejaban la luz del sol, como por ejemplo Marte y Júpiter que vimos con el telescopio.

Se complementó con investigación documental, lecturas en las que se explicaba la vida de las estrellas, las cuales nos explicaban que las estrellas pueden durar muchísimos años y que nuestra estrella más cercana, el Sol, todavía tiene muchos años de vida más, cuando su periodo de vida comience a terminar, el volumen que tiene el Sol actualmente aumentará, lo cual generará que aumente la temperatura en la Tierra y eso generará que la vida como la conocemos no se pueda mantener, pero que esto sucederá dentro de muchísimo tiempo.

También se complementó la investigación mediante videos documentales que me explican la vida de la estrellas, algunos de los que vimos son:

  • ¿Qué son realmente las estrellas que vemos en el cielo?

https://www.youtube.com/watch?v=JdIL56av-eI

  • Viaje más allá de la Vía Láctea.

https://www.youtube.com/watch?v=ra-3OS5cC98

  • Explorando las estrellas – Documental Universo HD

https://www.youtube.com/watch?v=RCA9G5jMyyM

Punto de partida: Es donde se da la formulación de una hipótesis, en mi caso la hipótesis es “Si conociéramos cuanto vive una estrella entonces lograremos saber cuánto podría durar la vida en la Tierra” puesto que si muere la estrella más cercana a la tierra, la cual es el sol, las condiciones para que exista vida en la tierra no se podrían cumplir.

Demostración: Esta se da basada en la refutación o confirmación de la hipótesis, de acuerdo a las experiencias directas al ver otras estrellas con el telescopio no era posible saber cuánto viviría una estrella pero pude conocer y ver más de cerca algunas estrellas, sin embargo mediante la investigación documental realizada pude constatar que mi hipótesis se cumplía puesto que si el sol muere la vida en la Tierra moriría también aunque mucho tiempo antes que el Sol.

Galería Método

Resultados

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

El presente proyecto de investigación nos brindó la oportunidad de ver las estrellas de manera directa y mediante el telescopio, esto permitió observar que no todo lo que vemos en el cielo que brilla son estrellas realmente, con esto podemos concluir lo siguiente:

  • Es más fácil ver estrellas lejos de las ciudades ya que la contaminación lumínica complica ver las estrellas.
  • No todo lo que vemos que brilla son estrellas, algunos son planetas que reflejan la luz del Sol.
  • El Sol continuará emitiendo energía durante miles de millones de años, lo cual permitirá que la vida en la tierra continúe por algunos miles de años más.

Bibliografía

  • Gerónimo Stilton. (2015). El gran libro del espacio. España: Espasa.
  • Emily Bone. (2014). El gran libro de las estrellas y los planetas. China: Usborne.
  • Briceño V., Gabriela. (2019). Estrella enana. Recuperado el 3 de febrero, 2022, de Euston96: https://www.euston96.com/estrella-enana/
  • ¿Qué sabes de las estrellas? (2022). Recuperado 8 de febrero de 2022, de Revista Nat Geo, Sitio web: https://www.nationalgeographic.es/espacio/que-sabes-de-las-estrellas
  • ¿Qué es una estrella? (2011). Recuperado 17 de febrero de 2022, de Astronomía-iniciación, Sitio web: https://www.astronomia-iniciacion.com/que-es-una-estrella.html

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography