Betelgeuse: Estrella Gigante al Borde del Caos en Orión

Betelgeuse: El Hombro del Cazador

Betelgeuse, también llamada Alpha Orionis, es una de las estrellas más masivas y luminosas visibles a simple vista. Ubicada a unos 640 años luz de la Tierra en la constelación de Orión, marca el hombro izquierdo del cazador celeste. Esta supergigante roja tiene un radio de aproximadamente 900 veces el del Sol, abarcando fácilmente la órbita de Marte si estuviera en el centro de nuestro sistema solar. Su masa, estimada entre 10 y 20 masas solares, la sitúa entre las gigantes que terminarán sus vidas en un evento cataclísmico: una supernova.

Betelgeuse: Estructura Interna e Inestabilidades

Betelgeuse: Un Extraño Oscurecimiento Estelar

Como supergigante roja de tipo espectral M1-2 Ia, Betelgeuse abandonó la secuencia principal hace varios cientos de miles de años. Ya ha agotado el hidrógeno en su núcleo, lo que ha llevado al cese de la fusión protón-protón central. La gravedad luego contrajo el núcleo, aumentando su temperatura para iniciar la fusión del helio en carbono y oxígeno mediante el proceso triple-alfa. Alrededor de este núcleo de fusión de helio, se encuentran capas concéntricas donde ocurren reacciones de fusión progresivamente más ligeras a medida que uno se aleja del centro: carbono, neón, oxígeno y capas de hidrógeno residual en la periferia. Esta estructura en capas de cebolla es característica de las estrellas masivas en sus etapas finales.

Los gradientes térmicos extremos generados entre estas capas causan corrientes convectivas muy poderosas, transportando no solo energía sino también elementos pesados a la superficie. Estas celdas convectivas, de tamaño colosal (a veces equivalentes a un cuarto del radio de la estrella), inducen variaciones dinámicas en la fotosfera, visibles desde la Tierra como irregularidades en el brillo. Además, Betelgeuse muestra pulsaciones semirregulares debido a desequilibrios hidroestáticos temporales entre la presión de radiación y la gravedad, lo que lleva a variaciones en el radio y la temperatura efectiva durante períodos de unos pocos cientos de días.

El oscurecimiento espectacular observado entre finales de 2019 y principios de 2020, conocido como el Gran Oscurecimiento, destacó la complejidad de los fenómenos atmosféricos de estas supergigantes. Se han propuesto dos explicaciones principales: una caída local de la temperatura vinculada a una convección extrema o una onda de choque interna que alteró temporalmente la temperatura efectiva de la fotosfera; y la eyección de una pluma de gas densa y polvorienta que, al condensarse en silicatos a bajas temperaturas, oscureció temporalmente parte del disco estelar al absorber la luz visible. Esta última hipótesis está respaldada por observaciones infrarrojas y polarizadas que revelaron una nube de polvo formando cerca de la línea de visión.

Este comportamiento errático es típico de las estrellas cercanas al colapso gravitacional. Con una masa inicial estimada entre 15 y 20 masas solares, Betelgeuse está destinada a terminar su vida como una supernova de Tipo II, quizás dentro de los próximos 100,000 años. El monitoreo de sus variaciones de luminosidad nos ofrece así una ventana única a las etapas finales de la evolución de las estrellas masivas, donde la física de plasmas, la dinámica de las capas de fusión y las inestabilidades radiativas se combinan para producir fenómenos espectaculares y aún imperfectamente comprendidos.

Betelgeuse: Un Destino Explosivo como Supernova

El destino de Betelgeuse está sellado: cuando el hierro se acumule en su núcleo, impidiendo cualquier fusión exotérmica adicional, la presión gravitacional tomará el control. En una fracción de segundo, el núcleo colapsará, generando una onda de choque que destrozará las capas externas en una supernova de Tipo II. Esta explosión liberará tanta energía como una galaxia entera durante varios días. Si ocurre en los próximos milenios, el evento sería visible incluso a la luz del día desde la Tierra, aunque no representaría peligro, ya que Betelgeuse está demasiado lejos para que la radiación afecte significativamente nuestra biosfera.

Betelgeuse: Una Ventana a los Últimos Suspiros de las Estrellas

Las Convecciones de Betelgeuse

El estudio de Betelgeuse nos ayuda a comprender mejor las fases terminales de las estrellas masivas. A través de la interferometría, observaciones infrarrojas y modelado hidrodinámico, los astrofísicos exploran el interior de este gigante rojo y sus fenómenos convectivos, pulsaciones y pérdida de masa. Betelgeuse nos enseña que incluso las estrellas aparentemente más estables están sujetas a dinámicas internas colosales, anunciando una transformación violenta pero también formativa, ya que las supernovas enriquecen el medio interestelar con elementos pesados, los ingredientes de la vida.

Cálculo del Radio de Betelgeuse por Interferometría

Uno de los métodos más directos para estimar el radio físico de una estrella cercana como Betelgeuse es a través de la interferometría óptica. Esta técnica permite medir el diámetro angular de la estrella, es decir, el ángulo bajo el cual se ve su diámetro desde la Tierra. Al combinar estos datos con la distancia de la estrella, obtenemos una estimación de su radio real utilizando geometría puramente trigonométrica.

Fórmula Utilizada

El radio R de la estrella se obtiene mediante la relación:

R = (d × θ) / 2

• d es la distancia a la estrella (en metros),
• θ es el diámetro angular aparente de la estrella (en radianes).

Datos de Observación para Betelgeuse

• Distancia d ≈ 197 pc = 6.07 × 10¹⁸ m (medición Gaia DR3)
• Diámetro angular θ ≈ 42 mas = 2.04 × 10⁻⁷ rad (obtenido por interferometría óptica)

Cálculo del Radio de Betelgeuse

R = (6.07 × 10¹⁸ m × 2.04 × 10⁻⁷) / 2 ≈ 6.2 × 10¹¹ m

Este radio corresponde aproximadamente a:

R / R_☉ ≈ (6.2 × 10¹¹) / (6.96 × 10⁸) ≈ 891 R☉

El análisis interferométrico sitúa el radio de Betelgeuse en aproximadamente 890 veces el del Sol. Este valor, muy consistente con otros métodos indirectos, confirma el estatus de esta estrella como supergigante roja, cuyo diámetro es comparable a la órbita de Júpiter en el Sistema Solar.

Tamaños Comparativos de Algunas Estrellas Gigantes y Supergigantes

Nuestro Sol es realmente muy pequeño en comparación con algunas estrellas. Los planetas son solo polvo en comparación con las Gigantes Azules y Rojas de nuestro universo. En este video de YouTube, se presentan los tamaños relativos de los planetas y las estrellas, desde el más pequeño hasta el más grande. El video muestra primero nuestra Luna, los planetas de nuestro sistema solar ordenados por tamaño creciente, luego el Sol. Luego aparecerán las estrellas más grandes de nuestra galaxia. Sus tamaños aproximados se han calculado a partir de sus luminosidades, temperaturas, deducidas de sus colores, y sus distancias.