Reporte Final

Los datos que usaremos en este reporte se obtubieron del repositorio del curso: avoca.csv

En el presente reporte, se llevará a cabo un análisis de un dataset acerca de clasificación estelar obtenido del sitio Kaggle. Para nuestro uso, hizo falta de un formato CSV (Comma Separated Values). El dataset se compone de 240 observaciones (filas) y 7 columnas.

Asimismo, el reporte se centrará en las variables: Temperature (K), la cual indica la temperatura en grados Kelvin de la estrella, Luminosity(L/Lo), (Luminosidad relativa de la estrella con respecto al Sol), Radius(R/Ro) (Radio relativo de la estrella con respecto al Sol), Absolute magnitude(Mv) (La magnitud absoluta de la estrella), Star type, indica el tipo de la estrella; va desde enanas marrones hasta hipergigantes) y Star color, esta señala el color de la estrella después del análisis espectral. Por último la variable Spectral Class, despliega información de la clase espectral de la estrella.

El propósito del dataset es clasificar las estrellas registradas para después probar mediante una visualización que estas siguen una gráfica en el espacio interestelar. Se trata pues, del Hertzsprung-Russel-Diagram o H-R Diagram. Basados en el diagrama, se recopilaron los datos.

Para el análisis, hizo falta realizar un renombramiento de variables con su traducción al español.

¿Cómo se clasifican las estrellas?

La base de datos utilizada no contiene aquella información en vano, lo cierto es que las estrellas, como se mencionó anteriormente se clasifican con base en el diagrama H-R, el cual relaciona la magnitud absoluta, la temperatura, el color y la luminosidad, con su clasificación espectral. En otras palabras, para visualizarlo se mide su brillo en contraste con su temperatura (cuyo valor da lugar a un color en específico).

El diagrama diferencía los tipos de estrellas para estudiar la evolución estelar. Como se puede observar, la región preodominante del mismo es la diagonal que pasa por el centro a partir de esquina izquierda con estrellas calientes y brillantes, hasta la esquina derecha con estrellas mucho más frias y menos brillantes, esta diagonal tiene de nombre secuencia principal, consiste en la fase de mayor duración de la vida de una estrella, en la que trascurre el 90% de la misma. Se considera una etapa tranquila y usual, ya que la estrella sufre pocos cambios mientras consume hidrógeno mediante reacciones termonucleares, para posteriormente convertirlo en helio mediante el proceso de fusión. Más adelante en la evolución de la estrella, se somete a cambios más notables, creando nuevos elementos químicos en su interior, esto ocurre una vez que ha agotado el hidrógeno. Una estrella estará destinada, por tanto, a convertirse en una supernova, cuando se produce una explosión, luego en una estrella de neutrones o bien, en un agujero negro si su masa es lo suficientemente grande. Si la masa de la estrella no es tan masiva, se convertirá en una gigante roja para darle fin a su vida como una enana blanca, enfriandose lentamente. Se sabe que la vida de una estrella es más corta cuanto mayor sea su masa.

Diagrama HR (1.1)

La clase espectral de las estrellas registradas, consiste en un código que resume su estado de ionización, su densidad y la temperatura de la fotósfera. El sistema Morgan-Keenan utiliza las letras O, B, A, F, G, K y M para clasificarlas de mayor a menor temperatura, la notación completa cuenta además con un número que indica una subdivisión de calidez del 0 al 9, también de mayor a menor temperatura, añade la luminosidad de la estrella en números romanos de 0 a VII, describiendo así su tamaño (desde hipergigantes hasta enanas cafés).

Sistema Morgan-Keenan (1.2)

Comencemos analizando un poco nuestra base, lo primero que haremos será encontrar aquellas estrellas con la mayor luminosidad con respecto al Sol, observar el tipo, su clase, radio y color para identificar lo que las caracteriza.

Estrellas más luminosas de la base
Luminosidad	Radio	Tipo	Color	Clase
849420	1252	5	Blue-white	B
834042	1194	5	Blue	O
813000	14	4	Blue	O
783930	25	4	Blue	O
748890	92	4	Blue	O

Es claro que las estrellas más luminosas son las supergigantes e hipergigantes azules con la mayor temperatura, pero, ¿Por qué? ¿Qué las hace especiales?

Lo que ocurre es que estas estrellas cuentan con un radio muy superior al de nuestro sol, de ahì que sean tan brillantes, son el resultado de la evolución de estrellas con alta masa, hay otro tipo de estrellas también muy luminosas y de mayor radio, se trata de las supergigantes rojas, las cuales no son más que una estapa más avanzada en la vida de estas supergigantes azules, en lo que difieren es en la temperatura, las supergigantes azules pueden llegar a ser igual de luminosas debido a su extrema temperatura superficial, alcanzando los 50,000 grados Kelvin, mientras que las supergigantes rojas son mucho más longevas y cuentan con temperaturas mucho menores.

Supergigante azul (1.3)

Supergigante roja Betelgeuse (2.1)

Ahora veamos cómo se comporta el radio relativo, la temperatura y la magnitud absoluta de las estrellas de la base:

Estrellas de mayor tamaño de la base
Clase	Radio	Tipo	Color
O	1948.5	5	Blue
O	1783.0	5	Blue
B	1779.0	5	Blue-white
B	1679.0	5	Blue
M	1673.0	5	Red

Estrellas más calientes de la base
Clase	Temperatura	Tipo	Color
O	40000	4	Blue
O	39000	3	Blue
O	38940	5	Blue
O	38234	5	Blue
O	37882	5	Blue

Estamos observando cierto patrón, las estrellas más grandes en general comparten las mayores magnitudes, aunque con diferencias en la temperatura, algunas están en una etapa longeva, otras siguen en la secuencia principal, agotando el hidrógeno en su interior.

En cuento a la magnitud absoluta, se trata de la magnitud aparente que tendría la estrella si estuviera a una distancia de 10 parsecs, unidad astronómica, en un espacio completamente vacío sin absorción Interestelar. Es la magnitud visual medida con un filtro V y se calcula especificando la radiación electromagnética que emite la estrella. El número en esta escala es más pequeño cuanto mayor sea el brillo, cuando es negativo, significa que la magnitud es mayor. Se menciona esto, ya que es la razón por la que estrellas más luminosas sean aparentemento menos brillantes que nuestro sol debido a su lejanía.

Estrellas de mayor magnitud visual dentro de la base
Luminosidad	Radio	Magnitud	Tipo	Color	Clase
363000	1673	-11.92	5	Red	M
263000	1349	-11.75	5	Red	M
282000	1534	-11.39	5	Red	K
195000	1546	-11.36	5	Red	M

Se obtuvieron estrellas hipergigantes rojas, pues son estrellas cuyos radios y luminosidades en conjunto las vuelven demasiado brillantes. No se tiene mucha información acerca de las hipergigantes rojas, aunque son las estrellas más grandes del universo, las más masivas en realidad son las hipergigantes azules, llegando a exceder límites teóricos.

Ahora queremos conocer qué tipo de estrellas semejantes a nuestro Sol a simple vista serían de mayor tamaño a una misma distancia, considerando que el Sol cuenta con una magnitud absoluta de 4.83, temperatura de 5778ºK y luminosidad de 1.

Estrellas que se verían más grandes que el Sol con parentescos
Temperatura	Luminosidad	Radio	Magnitud	Tipo	Color	Clase
4980	0.357	1.130	4.78	3	Yellowish	K
5112	0.630	0.876	4.68	3	Orange-Red	K

Para estos resultados, se tomaron en cuenta parámetros que comparten otras estrellas dentro de nuestra base con el Sol. Como se puede observar, se obtuvieron estrellas en una etapa un poco más temprana a la de nuestro Sol dentro de la secuencia principal.

Hablando de porcentajes, para conocer el porcentaje de estrellas se encuentran el la secuencia principal, tenemos que seleccionar las estrellas del tipo 3 dentro de la base:

Porcentaje de estrellas de la secuencia principal dentro de la base
Porcentaje
16.66667

Diagrama H-R (2.2)

En este caso, no es la mayoría de estrellas registradas, ya que la base no se centra demasiado en ellas, pero en realidad son las más comunes en el espacio interestelar.

Pero, ¿Cuáles son las estrellas con los menores parámetros?

Estrellas especiales por sus valores más pequeños dentro del diagrama
Temperatura	Luminosidad	Radio	Magnitud	Color	Clase
1939	0.000138	0.103	20.06	Red	M
2600	0.000300	0.102	18.70	Red	M
2600	0.000400	0.096	17.40	Red	M

Obtuvimos estrellas marrones principalmente, estas estrellas se caracterizan por su masa y su relativa baja temperatura, de hecho Júpiter estuvo a punto de convertirse en una de estas, ya que este tipo de astros cuentan con una masa intermedia entre las estrellas más ligeras y los planetas gaseosos más masivos. Se les donomina objetos subestelares, ya que en solo periodos evolutivos muy cortos, pueden quemar isótopos del hidrógeno, como el deuterio, no lo hacen con el elemento más ligero debido a las presiones y temperaturas internas, a causa de la gravedad del objeto, no son lo suficientemente altas para la conversión de hidrógeno a helio.

Enana marrón (3.1)

¿Y qué hay de las enanas blancas?

Enanas blancas dentro de la base
Temperatura	Luminosidad	Tipo	Color	Clase
7740	4.9e-04	2	White	A
7220	1.7e-04	2	White	F
8500	5.0e-04	2	White	A
12990	8.5e-05	2	Yellowish White	F
8570	8.1e-04	2	Blue white	A

Las enanas blancas son las estrelllas más pequeñas, son calientes, son las más viejas y tienen una gran densidad, pues el radio de estas estrellas es aproximadamente 100 veces menor al del Sol pero sus masas son muy similares. Son estrellas que ya han agotado todo el hidrógeno que utilizaban como combustible nuclear. Puede dar lugar a una nebulosa planetaria cuando finalmente expulsa el material de sus capas exteriores. La evolución de una enana blanca, de igual manera sigue siendo una enigma, se tienen hipótesis teóricas donde se tiene una enana negra como resultante del consumo completo de la energía térmica.

Nebulosa Planetaria Dumbell, la pequeña estrella central es una enana blanca (3.2)

Finalmente, la clasificación de las estrellas les ayuda a los astrónomos a medir distancias con objetos interestelares ya conocidos con respecto a la tierra, se usan herramientas como el paralaje y puntos de referencia. El diagrama de Hertzprung-Russel ha sido de gran utilidad para estudiar la evolución estelar y todo lo que conlleva. El firmamento es realmente maravilloso, extremo y aterrador a la vez.

En la noche oscura cuando miramos brillar las estrellas no pensamos en que son masas de gases y no brillo de diamantes. El Sol es pequeño en comparación con otras estrellas, las cuales solo vemos como pequeños puntos luminosos y sólo de noche, pues se encuentran a enormes distancias.

Las estrellas más grandes, brillantes y azules, tienen una vida vistosa y rápida a través del tiempo, son las que se terminan convirtiendo en las regiones más interesantes del universo. Aquellas de menor magnitud, tienen una vida mucho más duradera, cada vez más fría, densa e intensa de color.

Asomado a la noche en la terraza de un rascacielo altísimo y amargo pude tocar la bóveda nocturna y en un acto de amor extraordinario me apoderé de una ceste estrella negra estaba la noche y yo me deslizaba por la calle con la estrella robada en el bolsillo de cristal tembloroso parecía y era de pronto como si llevara un paquete de hielo o una espada de arcángel en el cinto.

Conjunto de estrellas (4.1)

Reporte Final

Gael Isaac Becerril Lechuga - A01657529

11/24/2021

¿Cómo se clasifican las estrellas?

Ahora queremos conocer qué tipo de estrellas semejantes a nuestro Sol a simple vista serían de mayor tamaño a una misma distancia, considerando que el Sol cuenta con una magnitud absoluta de 4.83, temperatura de 5778ºK y luminosidad de 1.

Hablando de porcentajes, para conocer el porcentaje de estrellas se encuentran el la secuencia principal, tenemos que seleccionar las estrellas del tipo 3 dentro de la base:

Pero, ¿Cuáles son las estrellas con los menores parámetros?

¿Y qué hay de las enanas blancas?

Referencias