Las Estrellas y su Clasificación

Introducción

¿Qué son las estrellas?

Las estrellas son motores de energía cósmica que producen calor, luz, rayos ultravioleta, rayos X y otras formas de radiación. Están compuestas casi en su totalidad de gas y plasma, un estado de supercalentamiento de la materia compuesta de partículas subatómicas. 1

Las estrellas no son objetos inmutables. Nacen, envejecen y mueren, aunque estos procesos suceden tan lentamente que no son apreciables en escalas de tiempo humanas. El nacimiento de una estrella, por ejemplo, dura varios cientos de miles de años, y empieza cuando una región del medio interestelar se hace lo suficiente densa y masiva como para que la fuerza de la gravedad rompa el equilibrio en que se encontraba. Cuando esto sucede, el material inicia un proceso de contracción que solo termina al crearse una estrella, en cuyo interior la fuerza de la gravedad es equilibrada mediante la producción de energía por reacciones nucleares. 2

El Sol de nuestro Sistema Solar es una estrella

El Sol de nuestro Sistema Solar es una estrella

¿Cómo se clasifican las estrellas?

Generalmente, la clasificación estelar se basa en la temperatura y luminosidad, aunque ciertamente las estrellas presentan diversas características que las distinguen individualmente, como tamaño, ciclo de vida, magnitud, etc. Esta primera clasificación se conoce con el nombre de clasificación espectral de Harvard y recibe su nombre por haber sido desarrollada en la universidad de Harvard a finales del siglo XIX. Esta clasificación es la más habitual que utilizan los astrónomos. Se encarga de dividir a todas las estrellas según la temperatura que tienen y la luminosidad que otorgan. Se engloban 7 tipos de estrellas principales: O, B, A, F, G, K y M, con colores que van del azul al rojo. 3

Igualmente, se pueden dividir en tipos representados por números, que van del 0 al 5. No obstante, durante el desarrollo del reporte la atención será dirigida hacia la clase espectral.

FIG. 1: Clasificación espectral

FIG. 1: Clasificación espectral

Datos a trabajar

Los datos que usaremos en este reporte se obtubieron de la página kaggle.com y del repositorio del curso 6class.csv.

Descripción de los datos

Los datos presentados en este reporte equivalen a ciertas características de estrellas. Según el creador de esta base de datos:

El propósito de hacer el conjunto de datos es demostrar que las estrellas siguen una determinada gráfica en el espacio celeste, específicamente llamado Diagrama de Hertzsprung-Russell o simplemente Diagrama HR, de modo que podamos clasificar las estrellas trazando sus características basadas en ese gráfico.

El Diagrama HR, donde se traza la luminosidad contra la temperatura o la magnitud absoluta, temperatura y el color, puede revelar la clase espectral.

Diagrama HR, luminosidad vs. temperatura

Diagrama HR, luminosidad vs. temperatura

Esta base tiene 240 filas u observaciones y 7 columnas o variables, lo que significa que se registraron 7 diferentes características de 240 estrellas. Estas características o variables son las siguientes: Temperature (K), Luminosity(L/Lo), Radius(R/Ro), Absolute magnitude(Mv), Star type, Star color, Spectral Class4; sin embargo, para propósitos prácticos, en este reporte se usaran: la Temperature (K), Luminosity(L/Lo), Star color y Spectral Class.

¿Cuántas estrellas de cada clase espectral existen en la base de datos?
Spectral Class Cantidad
M 111
B 46
O 40
A 19
F 17
K 6
G 1

Desarrollo

A continuación, se plantearán algunas preguntas realizadas a partir de la base de datos previamente presentada. Asimismo, se responderán para al final determinar qué características comparten las estrellas de la misma clase, así como para confirmar su relación con la FIGURA 1, la cual también se puede consultar aquí.

¿Cuál es el promedio de temperaturas de las estrellas de la clase espectral M? ¿Y el de las de clase espectral O?

Convirtiendo las unidades de la temperatura de Kelvin a Celsius para mejor comprensión, tenemos que el promedio de temperaturas de las estrellas clasificadas espectralmente como M, es:

## [1] 2984.183

Convirtiendo las unidades de la temperatura de Kelvin a Celsius para mejor comprensión, tenemos que el promedio de temperaturas de las estrellas clasificadas espectralmente como O, es:

## [1] 22020.92

Como es posible observar, las estrellas M, en promedio, tienen una menor temperatura. Por otro lado, las estrellas del tipo O son más calientes, alcanzando en general 22,020.92ºC.

¿Cuál es la mínima y máxima luminosidad encontrada dentro de las estrellas de todas las clases?

Clase M

## [1] 0.000138
## [1] 550000

Clase B

## [1] 0.00059
## [1] 849420

Clase O

## [1] 112000
## [1] 834042

Clase A

## [1] 0.00014
## [1] 537493

Clase F

## [1] 8e-05
## [1] 9.25

Clase K

## [1] 0.085
## [1] 630000

Clase G

## [1] 229000
## [1] 229000

Se podría decir que la clase de estrella que tiene la luminosidad mínima más alta es la G, mientras que las del tipo M tienen luminosidades generalmente más bajas, aunque su máxima luminosidad es más alta que la de las clases A, F y G. Es importante mencionar que solo existe una estrella del tipo G en la base de datos, por lo tanto su mínima y máxima luminosidad es igual y no se tomará en cuenta para conclusiones. Es seguro decir que las estrellas con luminosidades más altas son espectralmente clasificadas como O.

¿Cuántas estrellas de cada color hay? ¿De qué clase espectral son las estrellas de cada color?

Colores de las estrellas de cada tipo:
Star color Spectral Class Cantidad
Red M 110
Blue O 40
Blue-white B 18
Blue B 16
Blue White B 9
Blue-white A 8
yellow-white F 8
White A 5
Yellowish White F 3
Blue white A 2
Blue white B 2
white F 2
White F 2
yellowish K 2
Blue White A 1
Blue-White A 1
Orange K 1
Orange M 1
Orange-Red K 1
Pale yellow orange F 1
Red G 1
Red K 1
white A 1
White-Yellow F 1
Whitish A 1
Whitish B 1
Yellowish K 1

Como es posible observar en la tabla superior, hay más estrellas red rojas, de las cuales la mayoría son del tipo M. Las de colores cálidos son M, K o G (sólo existe una estrella tipo G y es roja). Igualmente, las estrellas amarillo pálido son F. Las estrellas O, B y A definitivamente son de colores fríos, como azul, azul-blanco y blanco (blue, blue-white y white o whitish).

¿De qué clase es la estrella con una luminosidad de entre 0.000140 y 0.000143 L/Lo, una temperatura de entre 10573 y 10600 K, y de color blanco?

Temperature (K) Luminosity(L/Lo) Star color Spectral Class
10574 0.00014 White F

La estrella descrita tiene una temperatura medianamente alta, una luminosidad baja y es de clase F.

La estrella 111 Tauri es una estrella F

La estrella 111 Tauri es una estrella F

Conclusiones

En conclusión, es cierto que podemos utilizar las diferentes características de una estrella para determinar su posición en el Diagrama de Hertzsprung-Russell y por tanto, su clase espectral. Esto se debe a que las estrellas de la misma clase comparten particularidades, como se muestra en la FIGURA 1. Por ejemplo, las estrellas del tipo M tienen temperaturas y luminosidades relativamente bajas, lo que las hace rojas o naranjas. En el otro extremo, tenemos a las estrellas de clase O, las cuales son más calientes y luminosas, lo que las hace ser generalmente de colores fríos, como azul o blanco. En medio, se encuentran las F, que como pudimos observar usualmente tienen un color que es resultado de la mezcla de blanco y rojo (amarillo pálido) y son moderadamente luminosas.

Definitivamente existen más variables que hay que tomar en cuenta, como la masa o magnitud; sin embargo, las escogidas para este reporte resultaron ser útiles para su propósito.

La Próxima Centauri es una enana roja y es la estrella más cercana a nuestro Sistema Solar. Es de la clase M.

La Próxima Centauri es una enana roja y es la estrella más cercana a nuestro Sistema Solar. Es de la clase M.

  1. Según National Geographic.↩︎

  2. Instituto Geográfico de España.↩︎

  3. Maestro Germán Portillo.↩︎

  4. Traducidos al español, los nombres de las variables son: temperatura (en Kelvin), luminosidad, radio, magnitud absoluta, tipo de estrella, color y clase espectral.↩︎