3. Developing methodological approaches
3.5. Developing a programme of research: specific approaches for specific
Los procesos de generación de energía al interior de una estrella, son estudiados mediante la Nucleosíntesis, que permite abordar una explicación de cómo el material interestelar se comienza a aglomerar haciendo que se incremente la gravedad de dicha materia, así se puede indicar el nacimiento de una estrella si cumple con determinadas condiciones de masa, las cuales permiten explicar la unión de partículas livianas y la producción de energía, es una forma simple de comprender cómo la sustancia presente en el universo inicia su aglutinamiento progresivo en un lugar del espacio. Los procesos de fusión nuclear en la región interna de un astro se pueden explicar empleando la cadena PP y el ciclo CNO, estos hacen referencia al cómo los elementos químicos presentes en el cosmos se aglutinan hasta llegar a desencadenar una liberación de energía, esto se logra evidenciar específicamente al entrar en el proceso de nucleosíntesis estelar, que es la manera en la cual elementos livianos como el Hidrógeno (H) al experimentar presiones tan altas y un incremento sustancial de la temperatura aumenta la posibilidad de colisionar con varios elementos ligeros inicialmente (H) y que por medio de la Fusión nuclear en la reacción se obtienen energía y nuevos elementos, lo anterior se puede entender en palabras de Daniel Martínez “Formación del núcleo de un elemento a partir de reacciones de fusión nuclear que se llevan a cabo en las estrellas, en las supernovas o en las condiciones de los
estadios primeros del universo tras la Gran Explosión.” (Martínez Troya, 2008).
Durante la mayoría de la vida de una estrella los procesos de sustentación energética están asociados a la fusión de elementos livianos en unos cada vez más pesados, como productos del proceso se obtiene también energía en formas de calor y luz. Como ya se expuso anteriormente existen condiciones para que el medio interestelar cree un objeto estelar, y que existe una relación, en la cual se aprecia el vínculo entre la masa, color, luminosidad y temperatura de la estrella; los cuales son aspectos que se pueden apreciar en el diagrama HR de la ilustración 4, asimismo también hace posible explicar cómo según la masa de una estrella está afrontará la etapa final de su existencia. De esta permite comprender el proceso de fusión nuclear en su forma más simple conceptualmente, propiamente la nucleosíntesis en lo que se denomina Cadena P-P (cadena protón-protón)
se tiene una pista de cómo se obtiene la energía de la estrella, mediante la fusión, como se puede observar en la charla de Álvaro Tolosa, define las estrellas en el vídeo de la charla “El Origen de los elementos”, recuperada de YouTube, junto con el artículo producido, en el cual presenta el argumento durante el contador 14:53 hasta 15:00 (Tolosa A. , 2015) (GUA-SYRMA, EL ORIGEN DE LOS ELEMENTOS, 2015).
La Nucleosíntesis, propiamente se denomina fusión “combustión” de H, acá se hace probable diferenciar 3 cadenas conocidas como PPI, PPII y PPIII junto con la cadena o ciclo CNO (Carbono, Nitrógeno y Oxigeno), esta última solo siendo posible en estrellas de segunda generación. En las cadenas PPI se puede extraer información que aporte a la solución de una primera cuestión ¿por qué brilla una estrella y qué evita que colapse? Lo cual recibe respuesta en las reacciones nucleares de la estrella, la gravedad y el equilibrio hidrostático. Para el caso de estrellas semejantes a nuestro sol o menores, según “El
resultado final de esta cadena de reacciones es la transformación de 4 núcleos de 1H en
uno de 4He, con la consiguiente liberación de energía y dos neutrinos, que se escapan.”
(Cuevas, 2015), en tal caso los procesos al interior de una estrella “ fusión” se presentan por medio de una interacción débil, en la cual se tendrán cuatro protones los cuales condicionarán la formación de: un electrón, un positrón, un neutrino, dos neutrones, dos protones y radiación; lo cual se puede apreciar en la conferencia brindada por Tolosa, en el canal de YouTube del grupo GUA-SYRMA, en donde dice “existen cuatro cadenas principales para la fusión del hidrógeno, las cadenas protón-protón y el ciclo CNO… La gravitatoria obviamente no, la electrostática es residual, la nuclear fuerte… Todo
comienza con una interacción débil…” (GUA-SYRMA, EL ORIGEN DE LOS
ELEMENTOS, 2015), entonces los procesos de fusiónse pueden apreciar en la ilustración 7, en donde se presentan las interacciones entre los átomos de hidrógeno que se fusionan generando nuevos productos en cada etapa de la fusión como se indicó anteriormente, de lo cual “La primera, conocida como PPI usa sólo protones como reactivos; la segunda y tercera se conocen como PPII y PPIII, que usan He4 como catalizador. La cuarta es el
conocido ciclo CNO” (Tolosa Á. , Grupo Universitario de Astronomía SYRMA de
primera fusión, al interactuar con otro protón se va a obtener 2 Helios tres (3He), rayos
gamma y otra radiación; el resultado de este último nivel de interacción deja como producto la interacción de 2 3He que generarán 1 4He y 2 protones libres como se aprecia en la
ilustración 7 cadena P-P y que es acorde a lo desarrollado por Tolosa en el vídeo “El Origen
de los elementos desde el minuto 15:10 hasta 17:50” (GUA-SYRMA, EL ORIGEN DE
Para estrellas de segunda generación, se tendrá la posibilidad que existan otros elementos más pesados como Carbono (12C), Nitrógeno (N) y Oxígeno (O), con un rendimiento menor a la cadena PP; así la probabilidad de generar un segundo ciclo entorno al 15N, la viabilidad de este ciclo es muy alta y estará centrada en el 12C, que es el ciclo
mayoritario, en el cual se puede evidenciar en los elementos que intervienen y los resultados que se obtienen en este ciclo y en cada una de las etapas del mismo, como se puede apreciar en la ilustración 8.
Como el ciclo CNO se presenta en estrellas de segunda generación, indica que es predominante en aquellas que tienen una gran masa, las cuales consiguen en su interior temperaturas del orden de 16 millones de grados, este planteamiento fue propuesto por Bethe y Weizsäcker, quienes se interesaron en comprender las energías de enlace nuclear, en palabras de Martínez “fue establecido por Hans Bethe en la primera mitad del siglo XX y fue la primera explicación plausible del origen de la energía en la estrella. Este ciclo es
complementario al anterior ya que las cadenas protón-protón son mayoritarias” (Martínez
Moya, 2008), como se indica para ese tipo de estrellas los procesos de producción de energía se centran en la fusión y generación de elementos más pesados que el hidrógeno, así un hidrógeno 1H que interacciona con un 12C genera fotones, energía potencial y un isótopo de Nitrógeno 13N. El 13N por no tener un energía suficiente se degrada generando un positrón, un neutrino, energía potencial y 13C; este interacciona con 1H produciendo 14N,
energía potencial y radiación gamma; El átomo de 14N se fusiona con 1H generando un isótopo de oxígeno 15O y energía; este último isótopo resultante (15O) colapsa
desencadenando en este proceso 15N, el cual es un isótopo acompañado por un positrón y
un neutrino, este último isótopo tiene la temperatura suficiente para interactuar con el hidrógeno y el proceso desprende un átomo de Helio 4He y uno de Carbono 12C junto con
Estos procesos de fusión nuclear, se mantienen durante la mayoría de la existencia de la estrella, de tal forma que la existencia de esta estará condicionada a la presencia de estos elementos de forma abundante en el núcleo de la estrella, pero cuando el equilibrio existente entre la fuerza de la gravedad (contracción) y la presión (presión hidrostática) se rompe, el equilibrio desaparece y se desencadenará un proceso de contracción gravitatoria en el núcleo (colapso gravitatorio).