Fusión nuclear: la fuente de energía que mantiene a las estrellas

La fusión nuclear es el mecanismo que mantiene a una estrella en equilibrio frente a la contracción que impone su propia gravedad. La definición más extendida —un esferoide de plasma sostenido por gravedad— no menciona ese proceso, pero sin él el plasma se enfriaría y el equilibrio se rompería. El Sol solo varía su brillo en un 0,1%.

¿Qué definiciones de estrella existen?

El diccionario de la RAE para estudiantes la describe como «un cuerpo celeste que brilla en la noche, excepto la Luna», una definición que, como señala el astrofísico autor del texto, incluiría a Venus, a Marte, al asteroide Vesta o al cometa 3I/ATLAS. La versión oficial de la RAE añade «con luz propia». Wikipedia se acerca más al uso científico: «un esferoide de plasma sostenido por gravedad».

Ese plasma es un gas incandescente ionizado, con una presión que tiende a expandirse hacia zonas de menor presión. En una estrella, la gravedad contrarresta esa presión y se alcanza un equilibrio que no es eterno: las estrellas también mueren.

¿Por qué una estrella no se enfría?

Todo plasma emite luz y pierde energía en el proceso, de modo que el equilibrio acabaría rompiéndose. Que el Sol mantenga su brillo estable implica un mecanismo interno que repone el calor y sostiene la presión. Los gigantes gaseosos como Júpiter o Neptuno emiten más energía de la que reciben del Sol, algo que no ocurre en la Tierra.

¿Cómo se llegó a la fusión nuclear?

Hace unos 200 años, la explicación dominante, defendida por físicos como Hermann von Helmholtz, era que el Sol se contraía y que esa contracción liberaba energía. La teoría no encajaba: no se observaba un cambio de tamaño y dejaba al Sol con solo 20 millones de años, muy lejos de la edad de muchas rocas terrestres.

Hace un siglo, Ernest Rutherford propuso que el plasma solar se calentaba por el decaimiento radiactivo de algunos elementos. La idea se descartó para el Sol, pero el mismo fenómeno explica la estructura de la Tierra, con un manto y núcleos calientes, y con ella la tectónica de placas.

Entre Albert Einstein y Arthur Eddington concluyeron que en el interior solar hay temperatura y presión suficientes para que los átomos de hidrógeno se fusionen y den helio, un proceso que libera energía equivalente a la diferencia de masa entre los hidrógenos de partida y el helio resultante. Hace poco más de 50 años, la fusión nuclear se confirmó como la fuente que mantiene a las estrellas en equilibrio junto con la gravedad.

¿Qué elementos produce la fusión?

La fusión es responsable de sintetizar gran parte —no todos— de los elementos que nos rodean, entre ellos algunos tan relevantes como el oxígeno, el carbono y el nitrógeno.

La distinción entre estrellas y otros objetos sigue siendo central en la astrofísica, un campo en el que la instrumentación marca el ritmo: el Telescopio de Treinta Metros no se instalará en La Palma. En esa misma disciplina hay trayectorias que tardan en reconocerse, como la de González-Pasterski, la física cuyo artículo citó Stephen Hawking.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una estrella según la ciencia?

Un esferoide de plasma sostenido por gravedad, según la definición que recoge Wikipedia. Su presión interna se equilibra con la gravedad y la fusión nuclear repone la energía que el plasma pierde al emitir luz.

¿Cuál es la fuente de energía del Sol?

La fusión nuclear: en el interior solar, átomos de hidrógeno se fusionan para dar helio y liberan energía equivalente a la diferencia de masa. Se confirmó como fuente de energía estelar hace poco más de 50 años.

¿Quién propuso que el Sol se calienta por contracción?

Hermann von Helmholtz, hace unos 200 años. La teoría se descartó porque no se observaba un cambio de tamaño del Sol y porque implicaba una edad solar de solo 20 millones de años.

¿Por qué la radiactividad no explica el calor del Sol?

Ernest Rutherford la propuso hace 100 años como origen del calor del plasma solar, pero la idea se descartó. El mismo fenómeno sí explica el manto y los núcleos calientes de la Tierra.

Con información de feeds.elpais.com.

Imagen de referencia, no corresponde a los hechos narrados. Rural Road — Luke Pamer / Wikimedia Commons (CC0 1.0)