Betelgeuse: más de 900 veces el Sol, la estrella que explotará en supernova

Betelgeuse: el Hombro del Cazador

Características generales

Betelgeuse, también llamada Alpha Orionis, es una de las estrellas más masivas y luminosas visibles a simple vista. Situada 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 unas 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 (colapso del núcleo de una estrella masiva).

Betelgeuse: estructura interna e inestabilidades

Como supergigante roja de tipo espectral M1-2 Ia, Betelgeuse ha abandonado la secuencia principal desde hace varios cientos de miles de años. Ya ha agotado el hidrógeno en su núcleo, deteniendo la fusión protón-protón central. La gravedad contrajo entonces el núcleo, aumentando su temperatura hasta iniciar la fusión del helio en carbono y oxígeno mediante el proceso triple-alfa. Alrededor de este núcleo de helio en fusión, se encuentran capas concéntricas donde tienen lugar reacciones de fusión de elementos cada vez más ligeros a medida que se aleja del centro: carbono, neón, oxígeno, y luego capas de hidrógeno residual en la periferia. Esta estructura en capas de cebolla es característica de las estrellas masivas en sus etapas finales.

Fenómenos convectivos y pulsaciones

Los gradientes térmicos extremos generados entre estas capas provocan corrientes convectivas muy potentes, que transportan no solo energía sino también elementos pesados hacia 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 semi-regulares debidas a desequilibrios hidrostáticos temporales entre la presión de radiación y la gravedad, lo que genera variaciones en el radio y la temperatura efectiva en períodos de unos pocos cientos de días.

Betelgeuse: un extraño oscurecimiento estelar

El Great Dimming

El espectacular oscurecimiento observado entre finales de 2019 y principios de 2020, llamado el Great Dimming, puso de manifiesto la complejidad de los fenómenos atmosféricos en estas supergigantes. Se han propuesto dos explicaciones principales: por un lado, una caída local de temperatura relacionada con una convección extrema o una onda de choque interna que modificó temporalmente la temperatura efectiva de la fotosfera; por otro, la expulsión de una nube de gas densa y polvorienta que, al condensarse en silicatos a baja temperatura, oscureció temporalmente parte del disco estelar absorbiendo la luz visible. Esta última hipótesis está respaldada por observaciones infrarrojas y polarimétricas que revelaron una nube de polvo en formación cerca de la línea de visión.

Causas e interpretaciones

Este comportamiento errático es típico de las estrellas cercanas al colapso gravitatorio. Con una masa inicial estimada entre 15 y 20 masas solares, Betelgeuse está destinada a terminar su vida como supernova de tipo II, quizás en los próximos 100.000 años. El seguimiento de sus variaciones de brillo nos ofrece, por tanto, una ventana única a las etapas finales de la evolución de las estrellas masivas, en una fase en la que la física de los plasmas, la dinámica de las capas en fusión y las inestabilidades radiativas se combinan para producir fenómenos espectaculares y aún imperfectamente comprendidos.

Betelgeuse: un destino explosivo en supernova

Escenario de supernova

El destino de Betelgeuse está sellado: cuando se acumule hierro en su núcleo, impidiendo cualquier fusión exotérmica, la presión gravitatoria se impondrá. En una fracción de segundo, el núcleo colapsará, generando una onda de choque que pulverizará 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 plena luz del día desde la Tierra, sin representar peligro alguno, ya que Betelgeuse está demasiado lejos para que las radiaciones afecten significativamente a nuestra biosfera.

Betelgeuse: una ventana a los últimos suspiros estelares

Observaciones y modelizaciones

El estudio de Betelgeuse permite comprender mejor las fases finales de las estrellas masivas. Gracias a la interferometría, a las observaciones infrarrojas y a los modelos hidrodinámicos, los astrofísicos sondean el interior de esta gigante roja y sus fenómenos convectivos, de pulsación y de pérdida de masa. Betelgeuse nos enseña que incluso los astros aparentemente más estables están sujetos a dinámicas internas colosales, anunciando una transformación violenta pero también formativa, ya que las supernovas enriquecen el medio interestelar con elementos pesados, 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 se basa en 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. Combinando este dato con la distancia de la estrella, se obtiene una estimación de su radio real mediante 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 coherente con otros métodos indirectos, confirma el estatus de supergigante roja de esta estrella, cuyo diámetro es comparable a la órbita de Júpiter en el Sistema Solar.

Tamaños comparados de algunas estrellas gigantes y supergigantes

Comparación de tamaños estelares

Nuestro Sol es realmente muy pequeño comparado con algunas estrellas. Los planetas no son más que polvo comparados con las gigantes azules y rojas de nuestro universo. En este vídeo de YouTube, los tamaños relativos de los planetas y las estrellas se presentan de menor a mayor. El vídeo muestra primero nuestra Luna, los planetas de nuestro sistema solar ordenados por tamaño creciente, y luego el Sol. A continuación, desfilan las estrellas más grandes de nuestra galaxia. Sus tamaños aproximados se han calculado a partir de sus luminosidades, temperaturas (deducidas de sus colores) y distancias.