Respuestas (LXII): ¿Qué consecuencias tendrá para la Tierra la explosión en forma de supernova de Betelgeuse, la estrella gigante?

Javier Asencio ha escuchado en el documental “Wonders of the Universe” que la estrella Betelgeuse podría entrar en fase de supernova cualquier día de estos y que, además, la explosión brillaría tanto en el cielo como la Luna llena o incluso el sol. No termina de fiarse de esta última afirmación, pero Javier me ha preguntado: ¿qué consecuencias tendría para la Tierra la explosión de Betelgeuse en forma de supernova?

Vamos a ver primero qué es una supernova para hacernos una idea de qué va el asunto.

En el núcleo de las estrellas tiene lugar una reacción de fusión nuclear constante. Entonces, ¿por qué las estrellas no explotan? Pues porque el peso del resto de la masa de la estrella, que presiona el núcleo desde todas direcciones debido al efecto de la gravedad, mantiene la explosión confinada en su centro. Por eso las estrellas tienen una forma esférica y no de… Bueno, forma de explosión.

Al principio de sus vidas, las estrellas brillan fusionando hidrógeno en sus núcleos para convertirlo en helio. Este proceso libera una cantidad tremenda de energía que eleva la temperatura del resto de la masa de la estrella hasta en una bola de gas incandescente (plasma, para los más quisquillosos) que está tan caliente que brilla con luz propia, igual que un trozo de hierro después de ser calentado por un soplete.

Pero las reservas de hidrógeno son limitadas y,  cuando se acaba, en el núcleo sólo queda helio en el que han estado transformándolo. Las estrellas de tamaño mediano, como nuestro sol, son incapaces de fusionar los átomos de helio en elementos más pesados para producir energía así que, por un instante, la reacción de fusión nuclear que da energía a la estrella se detiene y, sin la resistencia que ofrece la onda expansiva generada en el núcleo, el resto de la estrella se precipita hacia el núcleo de helio con todo su peso, comprimiéndolo. Al comprimirse, el núcleo se calienta y transfiere suficiente calor a sus alrededores como para la fusión de hidrógeno pueda empezar de nuevo en la capa que lo rodea.

Esta capa alrededor del núcleo inerte de helio tiene un volumen mayor que el núcleo original, por lo que produce más energía y, por tanto, una mayor temperatura. Cuando algo se calienta, se expande, así que este incremento en la cantidad de calor producido se traduce en la expansión de la estrella, que empieza a crecer hasta alcanzar un diámetro hasta 400 veces superior a su tamaño orignal. Por este motivo, pese a que el núcleo esté produciendo más energía que de costumbre, ésta tiene que repartirse por una superficie mayor. La superficie de la estrella empieza a enfriarse y adopta un tono rojizo o anaranjado. De ahí que estas estrellas hinchadas reciban el nombre de gigantes rojas.

Pero, como no puede generar materia de la nada, la estrella se va volviendo menos densa mientras se hincha y sus capas más exteriores van esparciéndose libremente por el espacio. La expansión de la estrella continuará hasta que, finalmente, llegará un punto en el que toda su masa quede desperdigada por el espacio y lo único que quede de la estrella sean las remanentes del núcleo, compacto y blanquecino. A este tipo de cuerpos se les puso el nombre de enanas blancas.

Los restos de las capas exteriores de una estrella, con la enana blanca en su centro. (Fuente)

¿Y eso es una supernova? ¿Una especie de pedo silencioso que se extiende lentamente por la habitación?

No, no, esto es lo que ocurre con las estrellas de un tamaño similar a las del sol. Son las estrellas más grandes, con una masa comprendida, como mínimo, entre 5 y 10 veces mayor la del sol, las que terminan su vida con una gloriosa explosión cósmica.

¡¿Y para qué me lo cuentas si no va a salir en el examen?!

Para poner un poco de contexto y porque así aprendemos más. El camino que lleva a una estrella a la autodestrucción en forma de supernova sucede tal que así.

La gravedad de las estrellas muy masivas es tan intensa que las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en su núcleo se ven forzadas a sucederse a un ritmo mucho mayor. A una estrella mediana como el sol, el combustible le puede durar unos 10.000 millones de años. Una estrella gigante como Betelgeuse, en cambio, lo agota en 10 millones de años.

Al principio de sus vidas, las estrellas muy masivas agotan rápidamente sus reservas de hidrógeno pero, gracias a la presión a la que está sometido su núcleo, cuando el hidrógeno se agota sí que son capaces de empezar a fusionar helio para producir carbono. Y no sólo eso, sino que además las condiciones extremas que gobiernan el núcleo de una estrella masiva obligan a que los nuevos elementos más pesados que se forman en él se fusionen en elementos cada vez más pesados: carbono, oxígeno, nitrógeno, hierro… Hasta que, al final, en el núcleo empieza a acumularse el níquel. El problema con el níquel es que su fusión deja de liberar energía: sólo la absorbe. Por tanto, cuando el núcleo acumula suficiente níquel, la reacción de fusión nuclear se detiene. Y con ella la onda expansiva que mantiene a raya el resto de la masa de la estrella.

Sin nada que la frene, toda la masa de la estrella se precipita al mismo tiempo hacia el núcleo a velocidades de hasta el 23% de la velocidad de la luz. La tremenda presión generada a lo largo y ancho de la estrella desencadena reacciones de fusión nuclear por todo su volumen que, sin nada que las contenga, provocan una explosión de tal magnitud que puede brillar más que toda la galaxia que la contiene (todo este proceso lo explicaba con más detalle en esta otra entrada en la que explicaba de dónde viene la materia que nos rodea).

Y eso, damas y caballeros, es una supernova. Una bomba termonuclear de varios millones de kilómetros de diámetro, dicho de otra manera.

Empiezan a darme un poco de miedo las supernovas y el efecto que puedan tener sobre la vida en la Tierra.

Bueno, depende de lo lejos que se encuentren. Por suerte para nosotros, en el espacio hay mucho espacio.

En la siguiente imagen se puede observar una supernova en la galaxia M82 que ocurrió a una distancia de 11 o 12 millones de años luz. Recordemos, para poner un poco de perspectiva, que un año luz equivale a unos 10 billones de kilómetros, la distancia que la luz recorre en un año (viajando a 300.000 km/s). A la izquierda podéis ver la imagen de la galaxia antes de que ocurriera la explosión y la derecha podéis verla mientras tiene lugar. Tened en cuenta que esta galaxia contiene unos 50 mil millones de estrellas mientras evaluáis el brillo producido por esa única estrella que acaba de estallar.

Pero, por brillante que fuera esta supernova, a 11 millones de años luz se encontraba demasiado lejos como para que resultara perceptible a simple vista. Y mucho menos para que igualara el brillo de la Luna por la noche.

La supernova más cercana registrada tuvo lugar en 1987 a 168.000 años luz de distancia, en la Gran Nube de Magallanes (una pequeña galaxia satélite que da vueltas alrededor de la nuestra). A esta distancia, la supernova fue visible a simple vista desde el hemisferio sur con una magnitud de 3,03, que equivale al brillo de las estrellas más débiles que se pueden ver de noche en un entorno urbano. Para que os hagáis una idea, hablaba del concepto de la magnitud en esta otra entrada.

Como podéis ver, dejó unos restos muy bonitos. (Fuente)

Vale, nos hemos acercado mucho de un ejemplo al otro. Supongo que ahora me dirás que Betelgeuse lo tenemos pegado a la espalda yendo a rebufo.

Bien visto, voz cursiva.

Sé sincero: vamos a morir todos, ¿verdad?

Que nooooo. Betelgeuse está muy cerca en términos astronómicos. En lo que respecta a la distancia real, se encuentra a unos 642 años luzs. Eso sí: con un diámetro de unos 1.600 millones de kilómetros, Betelgeuse es una estrella gigantesca. Si sustituyéramos nuestro sol por esta estrella, seguramente su superficie lo engulliría todo lo que se encontrara en su camino hasta la órbita de Júpiter.

Lo dicho, vamos a morir todos.

¡Que te digo que no! Betelgeuse es una estrella inmensa, vale, pero no es tan masiva como podría parecer precisamente porque se trata de una gigante roja que, como recordarás, es una estrella que ha empezado a expandirse muchísimo y su densidad es muy baja. Aunque su radio es entre 950 y 1200 veces el radio de nuestro sol, su masa es tan “solo” entre 7,7 y 20 veces mayor.

Pero, si su masa está tan esparcida por el espacio… ¿Cómo va a estallar en forma de supernova?

Buena pregunta. Aunque parte de su masa esté diseminada por el cosmos, Betelgeuse es tan grande que aún contiene un núcleo compacto e inmenso en su centro, una estrella muy masiva en sí mismo, que es el que desencadenará la supernova.

Una foto de Betelgeuse y la capa de gas que lo rodea, emitido por la estrella misma. (Fuente)

Pero no empieces a ahorrar para comprar una nave con la que huir hacia otro sistema solar, voz cursiva. Ten en cuenta lo siguiente.

Cuando una estrella explota, libera una onda expansiva muy energética que se extiende de forma esférica por el espacio. La geometría de esta onda expansiva es importante porque, a medida que esta esfera crece, la energía liberada durante la explosión de la supernova tendrá que repartirse por una superficie cada vez mayor. En el caso de una esfera, la energía se irá disipando con el cuadrado de la distancia. Es decir: si la esfera de la onda expansiva duplica su tamaño, su superficie se multiplicará por cuatro y, por tanto, la energía liberada deberá repartirse por un área 4 veces mayor.

Por ejemplo, si te encuentras a una distancia cualquiera de la explosión, recibirás una cantidad de energía determinada. Pero, si duplicas la distancia entre la explosión y tu, ya no recibirás la mitad de la energía, sino sólo una cuarta parte. Si cuadriplicas la distancia, recibirás 16 veces menos energía, si te colocas a una distancia equivalente a 8 veces la original, recibirás 64 veces menos radiación que en tu posición inicial y… Bueno, veis por dónde van los tiros, ¿no? La energía de este tipo de fenómenos, igual que la luz o la señal de WiFi, se disipa muy rápidamente a medida que avanza por el espacio.

Y, claro, pese a que las supernovas liberan una potencia inimaginable, las distancias que separan las cosas en el espacio son igualmente tremendas. Es por eso que, según las estimaciones de los astrónomos, una supernova tendría que estar muy cerca de la Tierra (entre 50 y 100 años luz de distancia) para que pudiera suponer algún peligro. Entre nosotros y Betelgeuse hay 642 años luz de espacio vacío en el que la explosión puede perder energía, así que no tenemos de qué preocuparnos.

¿Entonces Betelgeuse no va a borrarnos del mapa?

Lo único que desencadenaría en la Tierra la explosión de Betelgeuse en forma de supernova sería un bonito espectáculo de luces. Bueno, de luz, en singular. He encontrado este vídeo donde se muestra qué pinta podría tener la explosión Betelgeuse en el cielo nocturno cuando ocurra.

No sé quién ha hecho el vídeo, pero no parece un escenario descabellado. Podemos calcular, más o menos, el brillo que tendría en el cielo una supernova como Betelgeuse: sabemos que una supernova alcanza una luminosidad máxima de unas 10.000 millones de veces la del sol y que Betelgeuse se encuentra a unos 642 años luz de distancia. Siguiendo este procedimiento, obtenemos que la supernova empezaría a brillar con una magnitud de -14,06 en el momento de la explosión. A partir de ese momento, su brillo podría evolucionar de dos maneras:

1) Si se convirtiera en una supernova de Tipo I, empezaría brillando con magnitud -14,06 o, lo que es lo mismo, el equivalente a unas 3 veces el brillo de la Luna llena (magnitud de -12,74), y a partir de entonces su brillo disminuiría hasta desaparecer.

2) Si fuera de Tipo II, en cambio, tras alcanzar su brillo máximo al principio, se estabilizaría en una magnitud de -11.55 durante unos meses, visible en el cielo durante el día y la noche con un brillo 3 veces menor al de la Luna llena. A partir de entonces, su brillo iría disminuyendo poco a poco hasta igualar el del resto de las estrellas y, eventualmente, desaparecer. Este es el escenario más probable.

(Fuente)

O sea, que el documental tenía razón en lo de que Betelgeuse podría igualar el brillo de la Luna llena. Si han dicho que igualaría el brillo del sol… Ahí se han columpiado bastante.

Esta información ha sido bastante tranquilizadora. Pero, una cosa: ¿es verdad que Betelgeuse podría reventar cualquier día de estos? ¿Podría ocurrir mañana mismo?

Esto de que Betelgeuse se podría convertir cualquier día en una supernova es una exageración, para variar, hecha por la prensa y los documentales para hacer su contenido más llamativos. En realidad, los estudios más recientes estiman que para este día aún quedan unos 100.000 años. Podría ocurrir antes, por supuesto, pero la probabilidad es muy baja. En definitiva, no sale a cuenta que paséis cada noche de vuestras vidas en vela mirando a Betelgeuse, esperando a que reviente, porque seguramente perderéis el tiempo para nada.

 

 

Eso sí, si decides ignorar mi consejo y esperar a que Betelgeuse explote, a lo mejor podrías matar el tiempo… LEYENDO EL LIBRO DE CIENCIA DE SOFÁ.

En septiembre de 2015 publiqué un libro en el que hablo sobre la historia de la astronomía con la editorial Paidós y ahora está disponible en librerías tanto en España como en México y a través de internet por todo el mundo.

Así que, si os apetece saber cómo hemos llegado a conocer todo lo que sabemos hoy en día sobre el universo, podéis hacer click sobre la siguiente imagen del libro, “El universo en una taza de café“, para ir a la entrada donde hablo del libro con más detalle:

 

 

 

 

 

 

 

28 pensamientos en “Respuestas (LXII): ¿Qué consecuencias tendrá para la Tierra la explosión en forma de supernova de Betelgeuse, la estrella gigante?”

    1. Si está a 642 años luz, por lógica pura, tardará 642 años en llegar la luz a la Tierra. Así como el Sol está a 8 minutos luz de la Tierra, y por lo tanto su luz demora 8 minutos en llegar a nosotros. Un saludo.

  1. Jordi, no entiendo esta frase: “Esta capa alrededor del núcleo inerte de helio tiene un volumen mayor que el núcleo original, por lo que produce más energía y, por tanto, una mayor temperatura”
    No entiendo si hay más helio a medida que la estrella se quema por qué la estrella se va a calentar más. Entiendo el efecto de calentamiento por compresión pero no me queda claro por qué se va a calentar más que cuando tenía más hidrógeno por fusionar. Gracias.

  2. Cuándo ocurrió no es tan relevante como cuándo lo veremos. Pongamos que observamos una estrella que está a 500 años luz. Pongamos que, según el aspecto, podemos decir que tiene pinta de que en 50 años va a reventar. Eso quiere decir que hace 450 años que reventó, pero como nosotros la estamos observando con 500 años de retraso, estamos a punto de observar y sufrir el fenómeno.

    A lo peor, una explosión con fuerza suficiente para destruir el planeta ya viene de camino, pero no la descubriremos hasta que esté casi llegando. Son las cosas de observar con retraso.

  3. Somos lo suficientemente nuevos que no hemos visto aún el big bang primigenio, supongo que su luz algún día la encontraremos, si es cierto que ocurrió así o acaso es que nos encontramos en la otra parte del universo (todo es teoría)

  4. No le mientas. Sí que vamos a morir todos. No por la explosión de Betelgeuse, pero vamos a morir. Algunos de viejos, otros porque tendrán la mala suwerte de vivir cuando les caiga un meteorito de clase exterminadora de vida en un planeta, otros, si no cayese el meteorito habrá otras causas: elñ Sol aumentará su tamaño, la deriva de los continentes se parará ytendremos un gran desierto sin nuevas formaciones geológi9cas y solo erosión, nos mataermos a nosotros mismos porque somos unos estúpidos a los que nos gusta matarnos con nuestras propias armas, …en fin, que posibilidades hay muchas. Pero vamos a morir todos. Hasta los ricos van a morir. Hace poco se murió Emilio Botín. Estaba forrado de dinero debido a todo lo que defraudó y robó en vida y mírale ahora: muerto sin poder disfrutar de lo robado.

  5. No existe ninguna estrella candidata a supernova a una distancia inferior a 100 años luz de la Tierra. De hecho, la candidata a supernova más cercana es Betelgeuse.

  6. Alfa centauri es la estrella mas cercana a la tierra despues de nuestro sol.
    Esta a unos 4 años luz, relativamente cerca.
    ¿En el dia de su muerte se veria afectado nuestro sistema solar?
    Independientemente de si muere en supernova o no, que seguramente de supernova no lo haga.

    1. De las 3 estrellas que forman Alfa Centauri, la primera que empezará a sufrir transformaciones físicas dentro de 5 mil millones de años será Alfa Centauri A, que es una estrella amarilla muy similar en edad, en tamaño y en todo a nuestro Sol.
      Por lo tanto, cuando empiecen las transformaciones en ella, al mismo tiempo más o menos empezará a hincharse el Sol, y eso será un motivo de preocupación para la Tierra mucho mayor que lo que le pueda estar pasando a Alfa Centauri A en ese momento.
      🙂 Saludos.

      1. Entonces su final será igual mas o menos como el de nuestro sol, al igual que en el mismo tiempo. Vale.
        Eso si, de poder acernos daño alfa centauri, antes ya se abra encargado nuestro sol de mandarnos al carajo.

        Gracias por tu respuesta 😉

  7. Muy interesantes y detalladas eplicaciones y con buena expresión escrita, pero podría dejar de usar ” es por eso que”…es que me impide leer con comodidad ya que lo que espero encontrar es es ” es por eso por lo que” que es como se dice en castellano. Por favor, que me distraigo y no entiendo lo que viene después, que además es el razonamiento principal. Por fa, anda.

  8. no me cuadra el tema de la explosion de la supernova en la galaxia M82 si se muestra una imagen de la galaxia antes de la supernova y despues de la supernova se supone que entre una y otra imagen debieron haber transcurrido 11 millones de años teniendo en cuenta que es la distancia que nos separa de dicho suceso, y eso es mas tiempo de lo que lleva el hombre en la tierra entonces como se logra una foto de un antes y un despues, eso no tiene sentido

    1. Jeremīas, qu te lías:
      en enero de 1987 (mas 11 mllones de años) no había explosionado, en diciembre de 1987 (mas 11millones de años) ya lo había hecho, por tanto, en enero, aunque hacía unos 11 millones de años que había explosionado, la luz no nos había llegado, por lo qu podíamos fotografiar la galaxia sin la supernova, pero en diciembre ya nos había llegado la luz de la explosión y en las fotografías ya aparecía la supernova.
      Claro ¿no? ☺

  9. ¿Alguno ha leído cómo se forman las imágenes? Sugiero que lo hagáis. La ópica trata de eso. El ojo, la lupa, el microscopio, los prismáticos, el telescopio. Para nada se menciona la velocidad de la luz. La imagen no depende de la velocidad de la luz, de que vaya o de que venga, aunque sí depende de que el objeto emita luz o esté iluminado para poder verlo.Cuando miramos, podemos decir que una línea de luz va del objeto, pasa por el cristalino y otros elementos, y se forma la imagen en la retina. Con el telescopio, igual los puntos de luz pasan por la lente y se forma una imagen que con el ocular la agrandamos. Pero en nada influye la velocidad de la luz. Si el objeto está al alcance de nuestra vista lo vemos, y sino no. Con el telescopio, igual. Si está al alcance de su lente se ve y sino no. Para verlo necesitaríamos poner una lente mayor.Por mucho que esperemos no vamos a ver imágenes de objetos que no se ven en el instante en que miremos. ¿Alguien ha visto algo que no veía simplemente esperando sentado a que llegue la luz del objeto? NO. Por lo tanto lal velocidad de la luz no influye en la formación de imágenes, y todo lo que se elucubra sobre ver el pasado son ganas de hacer magia, como los magos, y hacernos creer que es realidad cuando en verdad es truco.

  10. Yo me pasé toda la infancia muy preocupada pensando que el Sol podía explosionar o enfriarse… Y cuando digo “muy preocupada” es literal. Así que ésta no me quitaría ello sueño! 😛 Por lo Ferenc, este finde subo al Teide a ver estrellas con un guía astrónomo, voy a ver si interiorizo los conceptos para ser la inteligente del grupo!

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