Consulte esta respuesta de Quora:
... una estrella se convertirá en una gigante roja antes de que comience a quemar helio. De hecho, se hinchará hasta convertirse en una gigante roja mientras sigue quemando hidrógeno en una capa en la superficie del núcleo de helio. Sin embargo, la quema del caparazón libera más energía que la quema del núcleo, pero incluso eso por sí solo no haría que la estrella se convirtiera en una gigante roja, ya que podría brillar más. El verdadero culpable es la combinación de la mayor tasa de producción de energía Y que la estrella tiene una mayor opacidad en esa etapa de la vida .. Esto produce una crisis de energía en la que la energía no puede escapar radiativamente lo suficientemente rápido, y la convección tendría que ser supersónica para reequilibrar la estrella. Dado que la convección supersónica está muy desfavorecida (es decir, imposible), la estrella se expande enormemente hasta el punto de que el flujo de energía en la capa en llamas vuelve a coincidir con el flujo de energía en la superficie ahora mucho más grande.
Esta es una de las mejores explicaciones que he encontrado sobre cómo las estrellas hacen la transición a gigantes rojas. Sin embargo, la sección que he puesto en negrita me resulta confusa: ¿por qué la estrella se vuelve más opaca y qué hace que eso ocurra?
Hay algunas respuestas en esta conferencia y en esta , aunque incluso allí el autor admite que toda la historia es complicada y no se conoce perfectamente.
Parece que la quema de la capa y la contracción del núcleo de la estrella que ya no se quema provoca cierta expansión de las capas exteriores (esto se describe como el "principio del espejo" y se explica en parte en la lección 12 (sección 12.4). capas se enfríen, hasta que comienzan a formarse en ellas iones H- (alrededor de 5000 K), que interactúan con la luz mucho más que los átomos de hidrógeno neutro o los protones desnudos (H+), lo que explica el aumento de la opacidad.
La verdadera razón por la que las estrellas se hinchan hasta convertirse en gigantes rojas no se debe a los cambios de opacidad, sino a la creación de un núcleo degenerado de helio que no se fusiona en el centro. Este núcleo degenerado tiene una fuerte gravedad, lo que dicta una alta temperatura a la capa de fusión de hidrógeno que se encuentra encima. Esto es bastante importante, porque cuando una estrella experimenta una fusión central como nuestro Sol, la tasa de fusión se autorregula ajustando la temperatura. Pero cuando la temperatura es dictada por la gravedad del núcleo degenerado, tiende a ser bastante alta, y la tasa de fusión, incapaz de autorregularse, se vuelve loca. Algo tiene que ceder, porque como decía arriba, hay una crisis energética.
Lo que da es que la tasa de generación de energía hace que la envoltura se expanda, lo que levanta el peso de la carcasa de fusión. Eso reduce su densidad y la cantidad de gas que se fusiona. Entonces, a diferencia de la fusión del núcleo, que autorregula su temperatura, la fusión de la cáscara autorregula su cantidad de masa, levantando peso. Pero levantar una cantidad tan grande de peso requiere una expansión muy significativa de la envoltura, ergo una gigante roja.
La opacidad H menos cerca de la superficie controla exactamente qué tan grande se vuelve la estrella, porque una vez que la masa se ha levantado, no le importa tanto a la capa exactamente qué tan lejos se levante. Pero sí importa la capacidad de la estrella para irradiar esa energía al espacio, por lo que controla el radio de la estrella, simplemente no es lo que hace que ese radio sea grande en primer lugar. Entonces, la razón por la que la envolvente se expande en primer lugar no tiene nada que ver con la opacidad, los cambios de opacidad entran en juego después de que ya se ha producido una expansión significativa y controlan dónde termina la superficie estelar. Si la opacidad estelar no cambiara en absoluto, seguiría siendo una estrella gigante, pero no del mismo radio.
ProfRob