Final de les estrelles

La modèlica explicació de Jordi Isern sobre el procés final de les estrelles a La Vanguardia del 10.09.2017:

"Les estrelles són enormes boles de gas incandescent que brillen gràcies a l'energia del seu interior. Això vol dir que quan l'energia s'esgoti, moriran. La mort pot ser suau, expulsant les capes més externes com una exhalació i deixant una estrella nana blanca, com serà el cas del Sol, o violenta, en forma d'explosió de supernova i deixant com a residu una estrella de neutrons.

Una estrella està sotmesa simultàniament a dues tendències: contraure's per acció de la gravetat i expandir-se a causa de l'agitació tèrmica de les partícules. Normalment, les dues tendències s'equilibren: si l'estrella es contrau, s'escalfa, puja la pressió i s'expandeix. L'expansió provoca un refredament, una baixada de la pressió i una contracció fins que al final torna a trobar l'equilibri.

Ara bé, una estrella perd energia contínuament. Si el radi es mantingués constant, es refredaria i perdria pressió. Per evitar-ho, es contreu i necessita una temperatura més alta. Així, com més energia perd, més s'escalfa.

Si la temperatura és prou alta, els nuclis atòmics es poden fusionar i proporcionar energia suficient per compensar les pèrdues de la superfície sense necessitat de contracció. El primer element que es fusiona és l'hidrogen per donar heli. Quan l'hidrogen s'esgota, les capes centrals tornen a contreure's fins que la temperatura és tan alta que les cendres de la combustió, d'heli en aquest cas, es poden fusionar per donar una barreja de carboni i oxigen. Quan l'heli s'esgota, el cor estellar es contrau i permet fusionar el carboni, i així successivament fins arribar al ferro, que ja no produeix energia al fusionar-se.

La mecànica quàntica diu que no hi pot haver més de dos electrons en el mateix estat de posició i moviment. Quan l'estrella es contrau, es redueix el nombre de posicions possibles, els electrons han d'augmentar la velocitat i la pressió augmenta moltíssim. En estrelles petites com el Sol, això és suficient per tallar el procés de reciclatge de les cendres nuclears abans que es pugui formar un cor de ferro. Com a conseqüència, l'estrella expulsa les capes més externes i deixa al descobert el seu reactor termonuclear, que es va refredant lentament i rep el nom d'estrella nana blanca.

En el cas d'estrelles massives, els electrons no poden tallar la seqüència de reaccions nuclears i el ferro s'acumula al centre. Els electrons han de moure's cada vegada més ràpid però, quan la massa de ferro arriba a 1,4 vegades la massa del Sol, la velocitat dels electrons hauria d'ésser igual a la de la llum. Com que això no és possible, el cor de ferro es col·lapsa i es forma una estrella de neutrons de 10 quilòmetres de radi. L'energia alliberada produeix una enorme explosió coneguda com a supernova."