Tipos espectrales y propiedades de las estrellas
Una noche de verano, en la rambla de Montevideo o en la playa de Cabo Polonio, Valentina mira el cielo y nota que no todas las estrellas son iguales: algunas se ven blancas, otras azuladas y otras anaranjadas o rojizas. ¿Será casualidad? ¿Qué nos dice el color de una estrella sobre ella, si no podemos viajar hasta allá? En esta página vas a ver cómo se lee la luz de las estrellas.
El color y la temperatura
Pensá en una hornalla de la cocina o en un trozo de metal que se calienta en el fuego. Primero se pone rojo, después anaranjado, luego amarillo y, si se calentara mucho más, se vería blanco azulado. El color depende de la temperatura. Con las estrellas pasa lo mismo: el color de una estrella nos dice qué tan caliente está su superficie.
| Color | Temperatura superficial aproximada |
|---|---|
| Rojiza | unos 3.000 K |
| Anaranjada | unos 4.000 – 5.000 K |
| Amarilla (como el Sol) | unos 5.800 K |
| Blanca | unos 7.500 – 10.000 K |
| Azulada | más de 10.000 K (hasta 30.000 K o más) |
La temperatura de las estrellas se mide en kelvin (K). No hace falta que memorices los números: lo importante es el orden. Rojo es lo más frío, azul es lo más caliente.
Mateo mira por el telescopio del liceo dos estrellas: una se ve azulada y la otra rojiza. Sin conocer nada más sobre ellas, ¿cuál tiene mayor temperatura superficial?…
Mateo mira por el telescopio del liceo dos estrellas: una se ve azulada y la otra rojiza. Sin conocer nada más sobre ellas, ¿cuál tiene mayor temperatura superficial? Explicá cómo se relaciona el color con la temperatura y mencioná a qué extremo de la secuencia O, B, A, F, G, K, M pertenecería cada una.
Los tipos espectrales
Los astrónomos descomponen la luz de una estrella con un espectro (como un arcoíris con rayas oscuras). Según las rayas que aparecen, que dependen de la temperatura, clasifican las estrellas en tipos espectrales, que se nombran con letras:
$$O\ \ B\ \ A\ \ F\ \ G\ \ K\ \ M$$El orden va de la más caliente (O, azulada) a la más fría (M, rojiza). Esa secuencia es una escala de temperatura superficial: asignar un tipo espectral es, en el fondo, decir qué temperatura tiene la superficie y, por eso, qué color tiene.
| Tipo | Color | Temperatura aproximada | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| O | azul | más de 30.000 K | estrellas muy masivas y raras |
| B | blanco-azulada | 10.000 – 30.000 K | Rigel |
| A | blanca | 7.500 – 10.000 K | Sirio |
| F | blanco-amarillenta | 6.000 – 7.500 K | Procyon |
| G | amarilla | 5.000 – 6.000 K | el Sol |
| K | anaranjada | 3.500 – 5.000 K | Arturo |
| M | rojiza | menos de 3.500 K | Betelgeuse |
El Sol es una estrella G2: tipo G, amarilla, con unos 5.800 K en la superficie. Es nuestra estrella de referencia para comparar a las demás.
Los tipos espectrales de las estrellas se ordenan con las letras O, B, A, F, G, K, M. Indicá cuál de estos extremos corresponde a las estrellas más calientes y cuál a…
Los tipos espectrales de las estrellas se ordenan con las letras O, B, A, F, G, K, M. Indicá cuál de estos extremos corresponde a las estrellas más calientes y cuál a las más frías. Además, decí qué color predomina en cada uno de esos dos extremos.
El Sol es una estrella de tipo espectral G. Escribí con tus palabras qué significa que el Sol tenga ese tipo espectral: qué propiedad de la estrella se usa para…
El Sol es una estrella de tipo espectral G. Escribí con tus palabras qué significa que el Sol tenga ese tipo espectral: qué propiedad de la estrella se usa para asignarlo y qué color aproximado tiene la estrella por ese motivo.
Luminosidad, tamaño y temperatura
Cuando mirás una lámpara, importa cuánta luz emite y también qué tan lejos está. Con las estrellas, igual. La luminosidad ($L$) es la energía total que la estrella emite por segundo. Se suele comparar con la del Sol: $L_\odot$.
¿De qué depende? De dos cosas:
-
Temperatura: cada trocito de superficie caliente emite más luz que uno frío.
-
Tamaño: cuanta más superficie, más luz en total.
Leyes de radiación, en forma cualitativa: cuanto más caliente está una estrella, más azul es su luz y más luminosa es por cada metro cuadrado de superficie, porque emite más energía. Una estrella más fría emite una luz más rojiza y menos energía por cada metro cuadrado.
¿De dónde sale toda esa energía? Del núcleo de la estrella: allí la temperatura y la presión son tan altas que los núcleos de hidrógeno se fusionan y forman helio (fusión nuclear), y en cada fusión se libera energía. Esa energía sube hacia la superficie y sale como luz. Es lo que mantiene brillando al Sol.
Por eso dos estrellas con la misma temperatura pueden tener luminosidades muy distintas: la más grande emite mucho más. Una estrella roja (M) enorme, como una supergigante, es muy luminosa; una estrella roja pequeña, una enana roja, es débil.
Una estrella A es de tipo espectral M y tiene una luminosidad muy alta; otra estrella B es de tipo espectral M y tiene una luminosidad muy baja. Ambas tienen la misma…
Una estrella A es de tipo espectral M y tiene una luminosidad muy alta; otra estrella B es de tipo espectral M y tiene una luminosidad muy baja. Ambas tienen la misma temperatura superficial aproximada.
- a) Explicá cómo es posible que dos estrellas con igual temperatura tengan luminosidades tan distintas.
- b) Indicá cuál de las dos tiene mayor radio y justificá tu elección relacionando temperatura, tamaño y luminosidad.
- c) Nombrá un tipo de estrella que corresponda a A y otro que corresponda a B.
Brillo y magnitud
Lo que ves en el cielo es el brillo aparente. Depende de la luminosidad y de la distancia: una linterna potente lejos puede verse igual que una chiquita cerca.
Los astrónomos miden el brillo con la magnitud, con una regla que parece al revés: a menor magnitud, mayor brillo. Una estrella de magnitud 1 se ve más brillante que una de magnitud 5; una de magnitud negativa brilla más todavía.
Hay dos magnitudes:
-
Magnitud aparente ($m$): cómo se ve desde la Tierra.
-
Magnitud absoluta ($M$): cómo se vería si todas estuvieran a la misma distancia estándar (10 parsecs). Mide la luminosidad real.
Si dos estrellas tienen igual $m$ pero distinta $M$, la de menor $M$ es la más luminosa en realidad y, para verse igual de brillante, tiene que estar más lejos.
Sofía compara dos estrellas en una tabla: | Estrella | Magnitud aparente | Magnitud absoluta | |---|---|---| | X | $1{,}0$ | $-5{,}0$ | | Y | $1{,}0$ | $+5{,}0$ | Las…
Sofía compara dos estrellas en una tabla:
| Estrella | Magnitud aparente | Magnitud absoluta |
|---|---|---|
| X | $1{,}0$ | $-5{,}0$ |
| Y | $1{,}0$ | $+5{,}0$ |
Las dos se ven igual de brillantes en el cielo. Recordá que a menor magnitud, mayor brillo. a) ¿Cuál de las dos es en realidad más luminosa? b) ¿Cuál de las dos está más lejos? Explicá tus respuestas.
Facundo dice: «Como Sirio, de tipo espectral A, es más caliente que el Sol, de tipo G, entonces siempre se va a ver más brillante desde la Tierra». Analizá esa…
Facundo dice: «Como Sirio, de tipo espectral A, es más caliente que el Sol, de tipo G, entonces siempre se va a ver más brillante desde la Tierra». Analizá esa afirmación.
- a) Indicá qué propiedades, además de la temperatura, influyen en el brillo aparente de una estrella.
- b) Armá un ejemplo, con estrellas imaginarias, en el que una estrella más fría se vea más brillante que una más caliente.
- c) Concluí si la afirmación de Facundo es correcta y por qué.
Distancias: año luz y parsec
Las estrellas están tan lejos que el kilómetro no sirve. Se usan otras unidades:
-
Año luz (al): la distancia que recorre la luz en un año. Es una unidad de distancia, no de tiempo. $1\ \text{al} \approx 9{,}46\cdot10^{12}\ \text{km}$.
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Parsec (pc): $1\ \text{pc} \approx 3{,}26\ \text{al}$.
Para comparar: la distancia Tierra-Sol es 1 ua ($\approx 1{,}5\cdot10^{8}$ km), y la luz del Sol tarda unos 8 minutos en llegar. Alfa Centauri está a unos $4{,}4$ al: su luz viaja más de cuatro años hasta nosotros. Lo que Valentina ve esta noche es esa estrella tal como era hace más de cuatro años.
Una noche, Valentina lee que la estrella Alfa Centauri está a unos 4,4 años luz de la Tierra. Explicá qué mide un año luz: ¿es una unidad de tiempo o de distancia?…
Una noche, Valentina lee que la estrella Alfa Centauri está a unos 4,4 años luz de la Tierra. Explicá qué mide un año luz: ¿es una unidad de tiempo o de distancia? Justificá tu respuesta en una o dos frases.
Un año luz equivale aproximadamente a $9{,}46\times10^{12}$ km y un parsec equivale a unos $3{,}26$ años luz. Una estrella se encuentra a $10$ parsecs de la Tierra. a)…
Un año luz equivale aproximadamente a $9{,}46\times10^{12}$ km y un parsec equivale a unos $3{,}26$ años luz. Una estrella se encuentra a $10$ parsecs de la Tierra.
- a) Expresá esa distancia en años luz.
- b) Expresá esa distancia en kilómetros, en notación científica y con dos cifras significativas.
Estrellas en compañía: binarias y cúmulos
Muchas estrellas no están solas. Una estrella binaria son dos estrellas que giran una alrededor de la otra; si son tres o más, es un sistema múltiple. Un cúmulo estelar es un grupo de miles o cientos de miles de estrellas que nacieron juntas de la misma nube de gas.
Eso sirve mucho: las estrellas de un cúmulo están aproximadamente a la misma distancia y tienen la misma edad, así que las diferencias de brillo entre ellas se deben a su luminosidad, es decir, a su temperatura y tamaño. Por eso los cúmulos son ideales para comparar estrellas.
Resumen
Detrás de esta clasificación hay mujeres: Annie Jump Cannon ordenó los espectros de cientos de miles de estrellas en la secuencia O, B, A, F, G, K, M; Cecilia Payne mostró que las estrellas están hechas sobre todo de hidrógeno y helio; y Henrietta Leavitt descubrió una relación que permitió medir distancias a otras galaxias.
Volvé al principio: el color de las estrellas que ve Valentina no es casualidad, es su temperatura. Con el color, la luminosidad y la distancia, ya podés ir armando la ficha de cada estrella.