Vejez y muerte de estrellas livianas: desde gigante roja a enana blanca

Definamos:
Vejez Estelar: salida de secuencia principal, fin
de fusión de Hidrógeno, crisis energética
estelar, modificación importante de las
propiedades estelares.
Muerte Estelar: desaparición de la estrella
como tal, explosión o desmembramiento por
procesos violentos, formación de residuos,
contaminación del MI.
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Como hemos visto hasta aquí detalles evolución
estelar…...dependen de la masa de las estrellas
En nuestra descripción , haremos distinción entre
la historia de estrellas liviana y estrellas masivas
De acuerdo a los resultados de la teoría de
evolución estelar:
• Estrellas 'Livianas' = M < 8 Msol
(Ej. Rigel kentauris (alfa centauri), Capella, Sirio, Sol,
etc.)
• Estrellas 'Masivas' = M > 8 Msol
(Ej. Spica, Betelgeuse, Rigel, etc.)

Vejez y muerte de estrellas livianas (< 8 Msol)
➢ Durante la madurez de la estrella...
... fusión de H en el núcleo
➢ Al pasar el tiempo H se consume y el núcleo se
va enriqueciendo en Helio...
... Núcleo colapsa un poco para compensar
reducción en el combustible y aumenta su
luminosidad levemente
➢ Cuando Hidrógeno en el núcleo no es suficiente
núcleo de la estrella se vuelve masa muy caliente
e inerte de Helio...
...salida de la secuencia principal comienza la vejez
de la estrella!

➢ La contracción del núcleo durante la etapa de
secuencia principal...
... calienta lo suficiente la envoltura
nuclear como para iniciar la fusión del
Hidrógeno allí!
Fusión Hidrógeno en capa
➢ Durante esta etapa...
• Estrella mantiene una luminosidad casi constante...
• Pero su tamaño crece levemente...
Temperatura se reduce, la estrella se vuelve más roja!

➢ En el diagrama HR:
...decimos que la estrella pasa por la etapa de
sub gigante...

➢ Estrella sigue creciendo por unos cientos de
millones de años
➢ Cuando se vuelto lo
suficientemente fría...
... su envoltura se vuelve muy
opaca y la energía en su interior
se transporta completamente
por convección...
➢ En el diagrama HR...
...Se dice que la estrella ha llegado a una Hayashi-track...
La estrella se infla muy “rápidamente”
GIGANTE ROJA

➢ Entre tanto la temperatura del núcleo ha
seguido creciendo
➢ Después de unos 100 millones de años...
... el núcleo de estrellas M > 0.2 Msol, alcanza
temperaturas suficientes (100 millones de
grados) para la fusión del Helio!
➢ La fusión de Helio se realiza a través del
procesos triple- alfa:

➢ El inicio de esta nueva fase produce cambios importantes en
la estructura de la estrella...
• Fusión incrementa súbitamente la presión del núcleo
• El núcleo se infla y la presión sobre la envoltura disminuye
• La envoltura se contrae y calienta...
La estrella desciende nuevamente!
GIGANTE NARANJA
➢ El Helio se consume mucho más rápidamente que el
Hidrógeno (unas decenas de millones de años!)...
El núcleo rápidamente se enriquece en C y O
➢ Evolución en esta etapa es parecida a la etapa de fusión de
Hidrógeno en capa!...

ESTRELLA EN LA RAMA HORIZONTAL

Tenemos alguna prueba de que esto realmente
ocurre??...
...Diagrama HR de cúmulos estelares

Pero la fusión de Helio en estrellas livianas no
ocurre de manera tranquila...
A densidades MUY GRANDES (ρ > 1 millón de g/cc)...
...Plasma esta en un estado peculiar...
DEGENERACIÓN ELECTRÓNICA

Electrones en un plasma normal Electrones en un plasma degenerado

➢ en ese estado variables termodinámicas no
se relacionan de la manera común...
➢ A densidades “normales”
P ~ ρ T
➢ Un incremento en la temperatura produce
INMEDIATAMENTE un incremento en la presión:
válvula de escape para el plasma!
➢ En plasma degenerado:
P ~ ρ
➢ Presión sólo depende del número de
electrones que llenan todos los niveles
inferiores!

➢ En estas condiciones un incremento de la
temperatura...
...no tiene efecto sobre la presión!
➢ Fusión del Helio puede ocurrir en estrellas
livianas de forma explosiva!!
➢ Fusión 'explosiva' del Helio : Flashes del
Helio
• Se producen al final de la vida de las estrellas
livianas
• Conduce a la expulsión de la envoltura de la
estrella!

➢ El resultado...
• La estrella pierde lentamente su envoltura...
NEBULOSA PLANETARIA

➢ Pero es cierta esta historia?...
• La expulsión de la envoltura deja al descubierto los
restos del núcleo de la estrella...
• Un objeto muy compacto, R ~ 10,000 km
• Muy denso: 10-20% de la masa de la estrella
• Rico en Helio, Carbono y Oxigeno
• Muy caliente T = 10,000 – 50,000 K
• Hecho de un plasma inerte y degenerado
ENANA BLANCA

➢ Todas las nebulosas planetarias contienen objetos
de estas características en su centro!...
Confirmación de la historia anterior!
• Propiedades de enana blanca confirmadas por la
que se conoce como “relación masa radio”

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