¿Una estrella fusiona helio con berilio en la secuencia principal?

¿Una estrella fusiona helio con berilio en la secuencia principal?

Las estrellas no fusionan helio con berilio excepto como un paso intermedio muy, muy corto hacia el carbono. La fusión helio-helio para formar berilio es endotérmica: consume energía. Para empeorar las cosas, el berilio-8 resultante tiene una vida media extremadamente corta, menos de$10^{-16}$segundos. El helio sería el final de la fusión en las estrellas (y nosotros no existiríamos) si no fuera por una casualidad: el berilio-8 formado por la fusión helio-helio tiene casi exactamente la misma energía que un estado excitado de carbono-12.

Esto aumenta enormemente la probabilidad de que un tercer núcleo de helio-4 se combine con un núcleo de berilio-8 de vida corta para formar carbono-12. Esto es estable. La siguiente etapa después de la quema de hidrógeno es, por lo tanto, la quema triple de helio (el proceso triple alfa ), esencialmente sin pasar por el berilio, excepto como intermediario.

Cuando la estrella se esté fusionando en berilio, ¿seguirá estando la estrella en la fase de secuencia principal y en ese punto comenzará a crecer hacia la fase de gigante roja, o no existe una regla determinada sobre cuándo comenzará a crecer?

Una estrella abandona la secuencia principal mucho antes de que empiece a fusionar helio. Abandona la secuencia principal cuando la estrella ya no puede sostener la fusión de hidrógeno en el núcleo. Esto sucede cuando el núcleo se queda sin hidrógeno. En este punto, el helio que deja la fusión del hidrógeno es esencialmente ceniza. La fusión de hidrógeno se produce en el borde del núcleo (quema de capa), pero el núcleo empobrecido en hidrógeno en este punto está demasiado frío para fusionar helio con carbono (no con berilio). Entonces colapsa, y gradualmente se vuelve más caliente.

La estrella comienza a fusionar helio en carbono (y también en oxígeno) si la masa de la estrella posterior a la secuencia principal es lo suficientemente grande. En este punto, la gigante roja colapsa y se comporta casi como una estrella de secuencia principal con una segunda vida. Sin embargo, esa segunda vida no dura mucho.

¿Qué define la secuencia principal?

Las estrellas de la secuencia principal se caracterizan por la fusión de hidrógeno en sus núcleos, ya sea a través de la cadena protón-protón (para estrellas de menor masa) o el ciclo CNO (para estrellas de más de 1,5 veces la masa del Sol). Fuera del núcleo, no se produce una fusión significativa; las capas exteriores participan en el transporte de energía por radiación o convección, pero no en la generación de energía. En general, si se está produciendo una fusión de hidrógeno en el núcleo, decimos que una estrella todavía está en la secuencia principal.

Esto cambia en las estrellas que evolucionan fuera de la secuencia principal. Algunas gigantes rojas de baja masa pueden fusionar hidrógeno en helio a través del ciclo CNO en una capa fuera de un núcleo de helio en gran parte no reactivo; esto se conoce como quema de caparazones . En estrellas más masivas, los elementos más pesados ​​(p. ej., helio, carbono, etc.) se fusionan dentro del núcleo y la capa exterior continúa quemándose. Por ejemplo, en una estrella bastante masiva que se encuentra en la fase posterior a la secuencia principal de su vida, es posible que vea oxígeno, neón, carbono, helio e hidrógeno fusionándose en capas sucesivas cada vez más alejadas del núcleo.

Un error común es que una estrella consume todo su hidrógeno antes de abandonar la secuencia principal; esto no es verdad. Simplemente consume la mayor parte del hidrógeno en su núcleo; todavía hay mucho en las capas exteriores, que es lo que hace posible la fusión de las capas.

Evolución posterior a la secuencia principal

Consideremos estrellas de alrededor de una masa solar. Cuando la fusión de hidrógeno se detiene en el núcleo (ahora degenerado), la fuente de presión que mantiene a la estrella en equilibrio hidrostático se desvanece. La quema de hidrógeno comienza en una capa alrededor del núcleo. Después de un tiempo, el núcleo comienza a contraerse, la envoltura exterior se expande y se dice que la estrella está en la rama gigante roja. Eventualmente, las temperaturas aumentan hasta el punto en que puede ocurrir el proceso triple alfa y se produce un destello de helio, que marca el comienzo de la rama horizontal y la fusión del helio a través del proceso triple alfa. La combustión de la capa de hidrógeno continúa.

Como notará, y como han dicho otros, las estrellas no fusionan helio en berilio en un grado significativo durante ninguna parte de este proceso, o la evolución posterior a la secuencia principal en general. Es endotérmico; el proceso triple alfa es exotérmico.