Formación del Sol | ¿Cómo fue el lugar donde nació nuestra estrella?
El universo siempre ha sido una fábrica de estrellas, pero el Sol tardó más de 9 mil millones de años en formarse. Gracias a este retraso, la nube de gas y polvo que dio origen a nuestra estrella se enriqueció con los metales necesarios para la formación de la Tierra y la vida que conocemos.
Entre 50 y 100 millones de años después del Big Bang, comenzaron a formarse estrellas que dieron lugar a la luz. Del polvo restante de cada estrella recién nacida surgieron planetas, asteroides y otros objetos celestes.
Esto todavía sucede hoy y seguirá sucediendo durante muchos miles de millones de años. El proceso es ininterrumpido debido a la abundancia de gas hidrógeno, principal material para la formación de estrellas.
Enriquecimiento químico
Cada nueva generación de estrellas es potencialmente más rica en elementos químicos que la anterior. La razón es el reciclaje de materiales: cada vez que una estrella muere en eventos extremos como las supernovas, los átomos de elementos más pesados que el hidrógeno son expulsados a gran velocidad.
Estos elementos viajan a través del espacio interestelar hasta que se encuentran con otras nubes de formación de estrellas llamadas cariñosamente viveros estelares, ya que es aquí donde nacen y evolucionan las estrellas jóvenes. Así, las próximas que nazcan en estas nubes tendrán estos elementos en su composición.
Gracias a este proceso, nuestro Sistema Solar contiene todos los elementos de la Tabla Periódica. En otras palabras, tuvimos suerte, porque el nacimiento del Sol se produjo sólo cuando la nube que lo dio origen se enriqueció lo suficiente con estos elementos.
Composición química
Si el universo es una fábrica de estrellas, entonces las galaxias son sus calderos, donde se mezclan los ingredientes y se colocan en las condiciones necesarias para la producción estelar. En el caso de galaxias espirales como la nuestra, la rotación es un factor importante en el proceso.
Las galaxias de este tipo tienen una estructura en forma de panqueque, con gas en un disco delgado, más denso en el centro y menos denso en la periferia, que orbita alrededor de un núcleo. Las partes internas giran más rápido que las externas y, con el tiempo, el gas, el polvo y otros materiales son atraídos hacia el centro galáctico.
Allí, estos materiales interactúan con otros elementos presentes en las regiones interiores y forman grandes “familias” de estrellas. Pero las guarderías estelares en la periferia galáctica también experimentan episodios de formación estelar.
El Sistema Solar se formó a partir de una nube de gas relativamente cerca del borde del disco, a unos 27 mil años luz del centro. En ese momento, la composición de lo que se convertiría en el Sistema Solar estaba formada por un 70% de hidrógeno, un 28% de helio y sólo alrededor del 2% de todo lo demás combinado.
Se pensarmos que, logo após o Big Bang, a matéria comum se resumia a 75% de hidrogênio, 25% de hélio e menos de um milionésimo por cento de todo o resto, poderíamos dizer que não houve uma evolução química tão grande no berçário estelar del sol.
Pero no nos equivoquemos, ya que se trata de un enriquecimiento muy significativo. Por otro lado, la inmensa cantidad de hidrógeno que aún existe en el universo demuestra que las estrellas son todavía una pequeña fracción de lo que podemos detectar con telescopios.
formación de estrellas
En las galaxias espirales, las nubes de gas no se limitan a los brazos donde se ubican, sino que transitan entre ellos. A medida que las nubes atraviesan uno de los brazos espirales, recolectan material interestelar enriquecido por las numerosas explosiones de supernovas y otros eventos cataclísmicos.
A medida que van acumulando esta materia, las nubes van ganando más densidad, hasta llegar a un punto crítico. En este proceso, el gas y el polvo se enfrían rápidamente, lo que provoca la radiación de calor. El resultado de la densidad y el enfriamiento es el colapso gravitacional y la fragmentación de la nube en grupos.
Los cúmulos más grandes se transforman en estrellas más masivas, mientras que los más pequeños forman estrellas de menor masa, sujetas a la radiación de estrellas más masivas. Las fusiones de clústeres aceleran el crecimiento estelar y la competencia entre la gravedad y la radiación.
En esta batalla, la radiación de estrellas masivas intentará dispersar material de nubes menos densas, donde las protoestrellas (la etapa inicial de formación estelar) están tratando de nacer. La gravedad, por el contrario, tiende a mantener todo unido. Y, en el universo, la gravedad siempre tiende a ganar.
Incluso si gana la radiación de las estrellas más masivas de un cúmulo, dispersando la materia de sus colegas menos densas, la gravedad hará su trabajo de agregarla en otras nubes pequeñas. Esto también contribuye a una mayor propagación de elementos pesados por todo el barrio.
Formación del sol
En una de estas pequeñas nubes, una protoestrella de masa media atrajo materia hacia su núcleo para crecer, hasta ganar suficiente masa y densidad para iniciar la fusión nuclear. En otras palabras, convertirse en una verdadera estrella.
Al mismo tiempo, esta protoestrella giraba a gran velocidad alrededor de su propio eje; Cuanta más materia de su nube caía en su núcleo, más rápida se hacía su rotación. El principio físico que explica este fenómeno es el mismo que hace que una patinadora sobre hielo gire más rápido cuando acerca los brazos al cuerpo.
Sin embargo, la protoestrella se encontraba a una temperatura cercana a los 4 millones K; esta radiación hizo que la materia a su alrededor se evaporara, formando un disco circunestelar. Este disco permaneció girando, heredando la velocidad de rotación (momento angular) de la protoestrella.
Después de 500.000 a 2.000.000 de años, el disco comenzó a fragmentarse, dando lugar a los primeros protoplanetas, mientras que los volátiles se evaporaban y empujaban hacia las partes más externas del disco creando «líneas de hielo».
Uno de estos protoplanetas era rocoso, un tipo de cuerpo que sólo puede nacer en ambientes ricos en elementos como el hierro. Cuando creció lo suficiente, este objeto se convirtió en nuestra Tierra, donde surgió la vida gracias a la variedad química de esa protoestrella, que ahora llamamos Sol.
Lejos de lo que llamamos Sistema Solar, las estrellas más masivas que dispersan la materia vecina con su intensa radiación queman rápidamente sus “combustibles” de fusión nuclear y explotan en supernovas. Esta vez, se eliminan todos los fragmentos de nubes en las primeras etapas de formación estelar que existían cerca.
Nacimiento violento
Hay billones de galaxias repartidas por todo el universo, cada una con innumerables nubes de formación de estrellas. En este sentido, el universo no es diferente de lo que era en sus primeros mil millones de años.
Pero lejos de estar completamente aisladas, las galaxias interactúan entre sí; muchas de ellas, como la Vía Láctea, evolucionan mediante fusiones con galaxias enanas vecinas. A medida que se fusionan, sus nubes de gas se perturban y pueden estimularse para generar nuevos estallidos de formación estelar.
Existen otros fenómenos que pueden provocar el nacimiento de cientos o miles de nuevas estrellas, como los quásares. Son algunos de los eventos más energéticos del universo y consisten en agujeros negros que expulsan materia, que a su vez cae de regreso a la galaxia para “reciclarse”.
Esto ha estado sucediendo en el universo durante muchos miles de millones de años y seguirá sucediendo durante mucho más tiempo. La diferencia es que, siguiendo la regla inviolable de la entropía, el universo tiende a volverse más complejo, en un proceso de evolución que nunca retrocederá.
Las estrellas nacen en entornos de conflicto entre fuerzas elementales, que a menudo intentan sobrevivir a vecinos hostiles, como cúmulos estelares masivos o incluso agujeros negros activos. El universo es un lugar violento y las guarderías observan los ciclos de nacimiento y muerte en escalas incomprensibles.