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Una estrella gigante es una estrella con un radio y una luminosidad sustancialmente mayores que una estrella de la secuencia principal con la misma temperatura superficial.[1] Típicamente, su radio será entre 10 y 100 veces mayor que el radio solar y su luminosidad entre 10 y 1000 veces la del Sol. Aquellas estrellas más luminosas que las estrellas gigantes se llaman supergigantes e hipergigantes.[2][3] Debido a su gran tamaño y luminosidad, las estrellas gigantes se sitúan por encima de la secuencia principal (clase V en la clasificación por luminosidad de Yerkes) en el diagrama de Hertzsprung-Russell, correspondiendo a las clases de luminosidad II y III.[4]

Formación

Una estrella se convierte en gigante cuando se ha agotado todo el hidrógeno disponible para la fusión en su núcleo, y como resultado de ello, ha abandonado la secuencia principal.[4] Una estrella con una masa inicial inferior a 0,4 masas solares nunca será una estrella gigante. Estas estrellas tienen su interior muy mezclado por convección y por ello continúan la fusión del hidrógeno hasta que se agota en toda la estrella; a partir de ahí se convierten en una enana blanca compuesta fundamentalmente de helio. No obstante, la teoría predice que la duración de este proceso es mayor que la edad actual del universo.[5]

Si una estrella es más masiva que este límite inferior, cuando ha consumido todo el hidrógeno en su núcleo para la fusión, el núcleo empezará a contraerse. El hidrógeno se transforma en helio en una capa en torno al núcleo enriquecido en helio, mientras que las capas exteriores de la estrella se expanden y se enfrían. En esta etapa de la evolución estelar, denominada rama subgigante en el diagrama de Hertzsprung-Russell, la luminosidad de la estrella apenas aumenta mientras su temperatura superficial disminuye. Finalmente la estrella comenzará a ascender la rama gigante roja en el diagrama de Hertzsprung-Russell. En esta etapa la estrella se habrá convertido en una gigante roja, y su temperatura superficial permanecerá aproximadamente constante mientras su radio y luminosidad aumentan de forma importante. El núcleo continúa contrayéndose y aumentando su temperatura.[6], § 5.9.

Se cree que si la masa de la estrella, durante su etapa en la secuencia principal, es inferior a 0,5 masas solares, no se alcanzarán la temperaturas necesarias para que se produzca la fusión del helio.[7], p. 169. Por el contrario, si la temperatura en el núcleo alcanza los 108 K, el helio empezará a transformarse en carbono y oxígeno mediante el proceso triple alfa.[6],§ 5.9, cap 6. La energía generada por la fusión del helio hace que el núcleo se expanda. Esto hace que la presión disminuya en la capa que rodea al núcleo donde el hidrógeno se transforma, decreciendo el ritmo de producción de energía. La luminosidad de la estrella disminuye, sus capas exteriores se contraen nuevamente, y la estrella abandona la rama gigante roja.[8]

La evolución posterior dependerá de la masa de la estrella. Si no es muy masiva, se la encontrará en la rama horizontal del diagrama de Hertzsprung-Russell, o su posición en el diagrama se moverá en bucles.[6], cap 6. Si la masa de la estrella no supera las 8 masas solares aproximadamente, agotará el helio de su núcleo para empezar a fundir el helio alrededor del mismo. De nuevo, aumentará su tamaño y luminosidad, en la llamada rama asintótica gigante del diagrama de Hertzsprung-Russell. Una vez que la estrella se ha despojado de la mayor parte de su masa, su núcleo formará una enana blanca de carbono-oxígeno.[6], § 7.1–7.4. Si la masa de la estrella es suficiente para iniciar la fusión del carbono (más de 8 masas solares aproximadamente),[6], p. 189 la estrella no aumentará excesivamente su luminosidad al abandonar la secuencia principal, pero sí se volverá más roja. Pueden llegar a ser supergigantes rojas o, si existe pérdida de masa, supergigantes azules.[9], pp. 33–35;  [2] En última instancia se convertirán en enanas blancas compuestas por oxígeno y neón, o colapsarán como supernovas de tipo II para formar una estrella de neutrones o un agujero negro.[6], § 7.4.4–7.8.

Ejemplos

En la siguiente tabla se recogen estrellas gigantes de los distintos tipos espectrales ordenadas de mayor a menor temperatura.

Nombre Denominación de Bayer Tipo espectral
Hatysa ι Orionis O9 III
Bellatrix γ Orionis B2 III
Alcíone η Tauri B7 IIIe
Askella A ζ Sagittarii A A2 III
Gamma Herculis γ Herculis A9 III
Polaris Australis σ Octantis F0 III
Subra A ο Leonis F6 III
Sham α Sagittae G1 II
Vindemiatrix ε Virginis G8 IIIab
Kaus Borealis λ Sagittarii K1 IIIb
Etamin γ Draconis K5 III
Menkar α Ceti M1.5 IIIa
R Leonis M8 IIIe

Estrellas gigantes más próximas a la Tierra

En la siguiente tabla figuran las diez estrellas gigantes más próximas a la Tierra.

Nombre Denominación de Bayer Tipo espectral Distancia (años luz) Radio (RSol)
Pólux β Geminorum K0 IIIb 33,7 10
Arturo α Bootis K1.5 IIIpe 36,7 25
Capella* α Aurigae G8 III/G1 III 42,2 12,2 / 9
Ras Alhague α Ophiuchi A5 III 46,7 2,5
Menkent θ Centauri K0 IIIb 60,9 11
Rho Puppis ρ Puppis F6 III 62,7 3,6
Ni2 Canis Majoris ν2 Canis Majoris K1 III 64,7 6
Aldebarán α Tauri K5 III 65,1 44
Wei ε Scorpii K1 III 65,4 15
Hamal α Arietis K2 IIICa 65,9 15

* Capella es un sistema estelar con dos estrellas gigantes

Fuente: Giant and subgiant stars within 100 ly. Solstation

Véase también

  • Giant star, Astronomy Encyclopedia, ed. Patrick Moore, New York: Oxford University Press, 2002. ISBN 0-19-521833-7.
  • 2,0 2,1 Supergiant, The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight, David Darling, consultado el 15 de Mayor de 2007.
  • Hypergiant, The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight, David Darling, consultado el 15 de Mayo de 2007.
  • 4,0 4,1 giant, The Facts on File Dictionary of Astronomy, ed. John Daintith and William Gould, New York: Facts On File, Inc., 5th ed., 2006. ISBN 0-8160-5998-5.
  • Late stages of evolution for low-mass stars, Michael Richmond, lecture notes, Physics 230, Rochester Institute of Technology, consultado el 16 de Mayo de 2007.
  • 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 Evolution of Stars and Stellar Populations, Maurizio Salaris and Santi Cassisi, Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd., 2005. ISBN 0-470-09219-X.
  • Structure and Evolution of White Dwarfs, S. O. Kepler and P. A. Bradley, Baltic Astronomy 4, pp. 166–220.
  • Giants and Post-Giants, class notes, Robin Ciardullo, Astronomy 534, Penn State University.
  • Blowing Bubbles in the Cosmos: Astronomical Winds, Jets, and Explosions, T. W. Hartquist, J. E. Dyson, and D. P. Ruffle, New York: Oxford University Press, 2004. ISBN 0195130545.
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