¿Qué son las Enanas Rojas? Características y Formación

¡Las enanas rojas son las estrellas más comunes en la Vía Láctea!

De hecho, ¡representan la gran mayoría de las estrellas en nuestro vecindario galáctico!

Estas estrellas pequeñas y frías son fascinantes y tienen una vida útil mucho más larga que las estrellas más masivas.

En este artículo, exploraremos en detalle qué son las enanas rojas, cómo se forman y cuáles son sus características distintivas.

¿Cuáles son sus características?

Las enanas rojas son estrellas de muy baja masa, con una temperatura interior relativamente baja y una energía generada a un ritmo lento debido a la fusión nuclear de hidrógeno.

Esto hace que emitan poca luz, con una luminosidad que puede ser hasta 1/10.000 de la luminosidad solar.

Además, son estrellas completamente convectivas, lo que significa que el helio producido por la fusión termonuclear se mezcla constantemente a lo largo de la estrella.

• Tamaño y Masa: Las enanas rojas tienen entre un 7.5% y un 50% de la masa del Sol, lo que las hace mucho más pequeñas. Debido a su menor masa, son menos luminosas y emiten menos energía.
• Temperatura: Su temperatura superficial es relativamente baja (en términos astronómicos), lo que oscila entre 2,500 y 3,500 grados Kelvin. Esta temperatura más baja les da su característico color rojizo, de ahí el nombre de "enanas rojas".
• Longevidad: Las enanas rojas queman su combustible nuclear muy lentamente, lo que les otorga vidas extremadamente largas. Pueden brillar por billones de años, mucho más tiempo que estrellas más grandes como el Sol, que tiene una vida útil de aproximadamente diez mil millones de años.
• Habitabilidad: Debido a su longevidad y prevalencia, se piensa que las enanas rojas podrían ser buenos lugares para buscar planetas habitables. Sin embargo, su actividad magnética y las llamaradas estelares podrían ser desafiantes para la vida tal como la conocemos.

Estas características hacen de las enanas rojas estrellas pequeñas, frías y tenues.

	Enanas Rojas	Otras Estrellas
Tamaño	Pequeñas	Variables
Temperatura	Baja	Variable
Luminosidad	Débil	Variable
Proceso de Fusión	Lento	Variable
Convección	Completamente convectivas	Variable

Su proceso de fusión nuclear también es lento, lo que contribuye a su baja emisión de energía. Además, su propiedad de ser completamente convectivas las hace únicas en su funcionamiento interno.

¿Cuántos universos hay?

Estas características distintivas hacen de las enanas rojas objetos fascinantes en el universo.

¿Cómo se forman?

Las enanas rojas se forman como cualquier otra estrella, a partir de una nube de gas y polvo que se acumula por la acción de la gravedad y comienza a girar.

A medida que el material se aglomera en el centro, se alcanza una temperatura crítica y comienza la fusión nuclear de hidrógeno.

Esto genera la energía necesaria para que la estrella brille.

A medida que la estrella se forma y evoluciona, pasa por diferentes etapas en su ciclo de vida, incluida la fase de secuencia principal, donde las enanas rojas permanecen durante la mayor parte de su vida útil.

El proceso es complejo y fascinante, y puede describirse en varias etapas clave:

• Colapso de la nube molecular: La formación estelar se inicia cuando partes de una nube molecular comienzan a colapsar bajo su propia gravedad. Este proceso puede ser desencadenado por disturbios externos, como la onda de choque de una supernova cercana o las colisiones entre nubes moleculares.
• Fragmentación y formación de protostrellas: A medida que la nube colapsa, se fragmenta en núcleos más pequeños, cada uno de los cuales puede formar una o más estrellas. En el centro de cada fragmento, el material se condensa para formar una protostrella. Durante esta etapa, la protostrella está rodeada por un disco de acreción de material y puede mostrar jets y flujos de salida que ayudan a expulsar el exceso de momento angular.
• Contracción y calentamiento: La protostrella sigue contrayéndose bajo su propia gravedad, lo que hace que su temperatura central aumente. Durante esta fase, la protostrella aún no produce energía a través de la fusión nuclear, sino que se calienta debido a la contracción gravitacional, un proceso conocido como calentamiento por contracción Kelvin-Helmholtz.
• Inicio de la fusión nuclear: Cuando la temperatura central de la protostrella alcanza alrededor de 3 millones de grados Kelvin, comienzan las reacciones de fusión nuclear de hidrógeno en su núcleo. Para las enanas rojas, esta fusión se produce a través de la cadena protón-protón, un proceso más lento y menos eficiente en comparación con el ciclo CNO que alimenta a estrellas más masivas como el Sol.
• Estrella de secuencia principal: Una vez que la estrella comienza a generar energía a través de la fusión nuclear de manera sostenida, se considera que ha alcanzado la secuencia principal de su evolución estelar. Las enanas rojas pasan la mayor parte de su existencia en esta fase, quemando su hidrógeno muy lentamente debido a su menor masa y presión central en comparación con estrellas más grandes.

¿Cuánto viven?

Las enanas rojas tienen una vida útil mucho más larga que las estrellas más masivas.

Gracias a su baja tasa de consumo de hidrógeno, estas estrellas pueden durar miles de millones de años, incluso billones de años.

Esto se debe a que queman todo el hidrógeno que han acumulado, tanto en su núcleo como fuera de él.

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Las enanas rojas tienen una longevidad impresionante, mucho mayor que la de estrellas más masivas como el Sol.

Debido a su menor masa, las enanas rojas queman su combustible nuclear (hidrógeno) de manera muy eficiente y a un ritmo mucho más lento.

Esto les permite tener vidas útiles que pueden extenderse desde decenas de miles de millones hasta billones de años.

Para poner esto en perspectiva, el Sol, que es una estrella de tipo espectral G, tiene una esperanza de vida de unos diez mil millones de años.

Ya ha quemado aproximadamente la mitad de su hidrógeno en sus 4.6 mil millones de años de existencia.

En contraste, las enanas rojas, con sus procesos mucho más lentos de fusión nuclear, pueden seguir brillando mucho después de que estrellas como el Sol hayan agotado su combustible y hayan evolucionado hacia etapas finales como gigantes rojas y enanas blancas.

Debido a este ritmo lento de fusión nuclear, ninguna enana roja que haya nacido desde el inicio del universo ha tenido tiempo suficiente para agotar completamente su hidrógeno y salir de la secuencia principal.

Esto significa que todas las enanas rojas que se han formado aún están en la fase principal de su vida, quemando hidrógeno en sus núcleos.

Este largo período de vida hace que las enanas rojas sean candidatas particularmente interesantes para la búsqueda de sistemas planetarios estables y potencialmente habitables, ya que proporcionan una fuente constante y duradera de energía para los planetas que orbitan a su alrededor.

¿Dónde se encuentran las enanas rojas?

Las enanas rojas son las estrellas más comunes en la Vía Láctea, especialmente en la vecindad del Sol.

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Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sol, es una enana roja.

De hecho, de las 30 estrellas más cercanas a la Tierra, 20 son enanas rojas. A pesar de su abundancia, las enanas rojas son difíciles de observar debido a su baja luminosidad.

Aquí hay algunas ubicaciones clave donde puedes encontrarlas:

• En la vecindad solar: Muchas de las estrellas cercanas a nuestro sistema solar son enanas rojas. Por ejemplo, Proxima Centauri, la estrella más cercana al Sol, es una enana roja. Estas estrellas están esparcidas por toda la vecindad solar, mezcladas con otros tipos de estrellas, pero dominan en número.
• Discos galácticos: Las enanas rojas se encuentran en grandes cantidades en los discos de las galaxias, incluido el disco de la Vía Láctea. Aunque son menos luminosas y más difíciles de observar a grandes distancias en comparación con estrellas más grandes y brillantes, su abundancia es notable.
• Cúmulos estelares: Las enanas rojas también son miembros comunes de cúmulos estelares, tanto abiertos como globulares. En los cúmulos abiertos, que son más jóvenes, las enanas rojas pueden estar entre las estrellas más pequeñas y menos evolucionadas. En los cúmulos globulares, que son antiguos, las enanas rojas pueden haber sobrevivido más tiempo que sus contrapartes más masivas que ya han evolucionado fuera de la secuencia principal.
• Halo galáctico: Aunque el halo de la Vía Láctea está más poblado por estrellas antiguas y de baja metalicidad, como las gigantes rojas y las estrellas de población II, las enanas rojas también se encuentran aquí. Sin embargo, debido a su baja luminosidad, son más difíciles de detectar en estas regiones exteriores de la galaxia.
• Galaxias enanas y satélites: Las enanas rojas no se limitan solo a las galaxias grandes como la Vía Láctea; también son abundantes en galaxias enanas y satélites que orbitan alrededor de galaxias más grandes.

Ejemplos de enanas rojas

Hay muchos ejemplos conocidos de enanas rojas en el universo.

Algunos ejemplos incluyen Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sol, y Gliese 581, una estrella con varios planetas potencialmente habitables en su sistema.

Otro ejemplo es Gliese 876, que tiene un sistema planetario con al menos tres planetas conocidos.

Próxima Centauri

Próxima Centauri también es una enana roja y es aún más notable porque es la estrella más cercana al sistema solar, situada a solo 4.24 años luz de distancia, en la constelación de Centauro. Forma parte de un sistema estelar triple conocido como Alpha Centauri, que también incluye a Alpha Centauri A y Alpha Centauri B, dos estrellas similares al Sol.

Algunas características clave de Próxima Centauri incluyen:

• Cercanía: Su proximidad al sistema solar la convierte en un objetivo primordial para estudios detallados y proyectos futuros de exploración interestelar.
• Planetas: ha sido confirmada como la anfitriona de al menos un exoplaneta, Próxima Centauri b, descubierto en 2016. Este planeta es de un tamaño similar al de la Tierra y orbita dentro de la zona habitable de la estrella, lo que significa que podría tener condiciones adecuadas para la existencia de agua líquida en su superficie, un criterio clave para la habitabilidad.
• Actividad estelar: A pesar de su tamaño pequeño y baja luminosidad, es una estrella activa que experimenta llamaradas estelares, lo que puede aumentar significativamente su brillo durante breves períodos. Estas llamaradas podrían afectar la habitabilidad de los planetas que orbitan a su alrededor.
• Estudio de exoplanetas: ha impulsado numerosos estudios y observaciones para entender mejor la atmósfera del planeta, su composición y su potencial para albergar vida. Además, se han realizado búsquedas para detectar más planetas en este sistema.

Estrella de Barnard

Es una de las estrellas más cercanas al Sistema Solar, situada a aproximadamente 6 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Ofiuco. Es notable por varias razones, entre ellas:

• Movimiento propio: Tiene uno de los movimientos propios más grandes conocidos de cualquier estrella, desplazándose en el cielo a una velocidad angular relativamente alta. Esto fue descubierto por el astrónomo E. E. Barnard en 1916, de ahí el nombre de la estrella.
• Baja luminosidad: A pesar de su proximidad, la Estrella de Barnard es muy difícil de observar sin la ayuda de telescopios debido a su baja luminosidad. Su brillo es apenas una fracción del que emite nuestro Sol.
• Masa y temperatura: Posee una masa que es aproximadamente un 14-16 % de la masa del Sol y una temperatura superficial que también es más baja que la del Sol, características típicas de una enana roja.
• Búsqueda de exoplanetas: Ha sido objeto de numerosos estudios para detectar posibles planetas en órbita. En 2018, se anunció el descubrimiento de un candidato a exoplaneta, denominado "Barnard's Star b" o "GJ 699 b", que se cree es un planeta helado con un tamaño comparable al de la Tierra, orbitando en la zona fría exterior de la estrella.

Estrella de Teegarden

La Estrella de Teegarden es otra enana roja, que se encuentra relativamente cerca de la Tierra, a unos 12.5 años luz de distancia, en la constelación de Aries. Fue descubierta en 2003 por el astrónomo Bonnard J. Teegarden y su equipo, utilizando datos del proyecto NEAT (Near-Earth Asteroid Tracking) de la NASA. Esta estrella tiene varias características interesantes:

• Descubrimiento reciente: A pesar de su proximidad, la Estrella de Teegarden no fue descubierta hasta principios del siglo XXI debido a su muy baja luminosidad y pequeño movimiento propio, lo que la hacía difícil de detectar con los métodos astronómicos tradicionales.
• Baja luminosidad y masa: La Estrella de Teegarden tiene una masa y luminosidad aún menores que las de muchas otras enanas rojas conocidas, lo que la sitúa cerca del límite inferior de masa para las estrellas capaces de sostener reacciones de fusión nuclear en sus núcleos.
• Exoplanetas: En 2019, se anunció el descubrimiento de dos exoplanetas, Teegarden b y Teegarden c, orbitando esta estrella. Ambos planetas son de tamaño similar a la Tierra y orbitan muy cerca de su estrella anfitriona, pero debido a la baja luminosidad de la Estrella de Teegarden, se encuentran dentro o cerca de la zona habitable, donde las condiciones podrían ser adecuadas para la existencia de agua líquida.
• Potencial para la habitabilidad: La relativa cercanía de los planetas a su estrella y la estabilidad esperada de una enana roja como la Estrella de Teegarden hacen que este sistema sea un objetivo intrigante para estudios adicionales sobre habitabilidad y la búsqueda de señales de vida.

Muerte de una Enana Roja

Las enanas rojas, al igual que todas las estrellas, tienen un ciclo de vida que eventualmente llega a su fin.

Cuando una enana roja agota su fuente de hidrógeno, su destino se traza hacia la muerte estelar.

Primero, la estrella experimenta una expansión y se transforma en una gigante roja.

Durante esta etapa, la estrella aumenta significativamente de tamaño y su luminosidad también se incrementa.

Después de la fase de gigante roja, la estrella expulsa sus capas externas, quedando solo su núcleo.

Este núcleo, compuesto principalmente de carbono y oxígeno, es lo que se conoce como una enana blanca.

A diferencia de las enanas rojas, las enanas blancas no generan energía a través de la fusión nuclear, y su brillo proviene únicamente del calor residual que aún conservan.

A medida que pasa el tiempo, las enanas blancas se enfrían y se tornan más tenues, llegando a ser lo que se conoce como una enana negra.

Sin embargo, hasta el momento no se ha observado ninguna enana negra en el universo.

 Esto se debe a que el proceso de enfriamiento y formación de una enana negra puede llevar billones de años, mucho más tiempo del que ha transcurrido desde el inicio del universo en sí.

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