La diferencia entre un gigante gaseoso como Júpiter o Saturno y una estrella, como el Sol o Próxima Centauri no es solo de tamaño, sino que es más fundamental. Esta diferencia no depende del aspecto exterior de los cuerpos ni tampoco de su composición, pues de hecho la composición de Júpiter y Saturno es muy similar a la de una estrella, conteniendo principalmente hidrógeno y helio. Esta diferencia depende de lo que ocurre en el interior del astro.
El interior de Júpiter y de Saturno alberga procesos increíblemente interesantes, pero aún así muy lejanos a lo que ocurre en el interior de una estrella. Pensamos que en el interior de ambos gigantes gaseosos debe haber un núcleo compuesto por material más pesado que el hidrógeno y helio que componen la mayoría de su masa. Estos núcleos tendrían composiciones similares a la de la Tierra y un aspecto más similar a su núcleo que a su superficie, por las altísimas temperaturas alcanzadas en esta región, de más de 10 000 ºC. Alrededor de este núcleo “sólido” habría una capa de hidrógeno muy diferente a lo que conocemos de este gas aquí en la Tierra. En Júpiter se cree que llegaría a formar un estado metálico, casi sólido, mientras que en Saturno la presión solo sería suficiente para que alcanzara un estado líquido.
En el interior de una estrella sin embargo todo esto no ocurre, la presión gravitatoria calienta tanto el material del núcleo que provoca la fusión nuclear de los núcleos de hidrógeno, los cuales calientan todavía más esta región de la estrella, permitiendo que este proceso nuclear persista en el tiempo. La temperatura del interior de una estrella alcanza los varios millones de grados. Este calor se transmite a las capas exteriores y es lo que permite a una estrella brillar. Las estrellas más pequeñas alcanzarán una temperatura menor y por eso sólo brillarán con un tono rojizo, mientras que las estrellas como el Sol tendrán un tono amarillento y las más grandes tomarán tonos azules y temperaturas de decenas de miles de grados.
Es bastante habitual leer que Júpiter es una estrella fallida, que con una masa apenas superior a la actual podría haber llegado a provocar la fusión de los núcleos de hidrógeno en su interior y en el sistema solar tendríamos dos estrellas, como ocurre para la mayoría de estrellas en el universo. Pero esto no es así. Júpiter es verdaderamente gigantesco. Su masa es 318 veces mayor que la de la Tierra y unas dos veces y media mayor que la de todos los demás planetas juntos. Júpiter acumula aproximadamente una milésima parte de la masa que acumula el Sol, suficiente para que el centro de gravedad de ambos cuerpos se sitúe más allá de la superficie de la estrella.
Esta masa es tan grande que debe tenerse en cuenta cuando se calcula la trayectoria de un satélite alrededor de su planeta o la trayectoria de la Luna o incluso de Plutón. Y aún así dista mucho de ser suficiente como para dar comienzo a la fusión nuclear en su interior. Se estima de hecho que Júpiter necesitaría tener una masa unas 75 veces mayor para convertirse en una enana roja, el tipo más pequeño y común de estrella que existe. Sin embargo, si fuera una enana roja su tamaño no sería mucho mayor al actual o incluso sería menor.
A día de hoy Júpiter se encuentra ligeramente “hinchado”, como resultado del calor generado en su interior por el proceso de Kelvin-Helmholtz. Este proceso genera calor mediante la compresión del material de Júpiter debido a su propia gravedad. Es por esto que Júpiter emite más calor al exterior del que recibe del Sol y por ello tiene una temperatura mayor a la esperábamos. Debido a esta pérdida de calor al exterior, Júpiter se contrae a un ritmo estimado de alrededor de 1 milímetro al año. Pensamos que si Júpiter tuviera en torno a un 40 % más de masa, su interior se comprimiría lo suficiente como para que su tamaño disminuyera en vez de aumentar por el incremento en su masa. Esto nos lleva a pensar que Júpiter tiene actualmente un tamaño cercano al más grande posible para su composición química y edad y que durante los inicios del sistema solar pudo haber tenido el doble de su tamaño actual y un interior mucho más caliente.
Si continuáramos añadiendo masa a Júpiter seguiría comprimiéndose hasta que en torno a las 50 veces su masa actual podría darse la fusión de núcleos de deuterio, que calentaría su interior todavía más pero no le haría convertirse en una estrella, sino en una enana marrón. Esto ocurriría alrededor de las 75 veces su masa actual, momento en el que seguiría siendo más pequeño que ahora, pues las estrellas enanas rojas más pequeñas conocidas tienen un tamaño más similar a Saturno.
Referencias:
- Burrows, Adam; Hubbard, W. B.; Lunine, J. I.; Liebert, James (July 2001). "The theory of brown dwarfs and extrasolar giant planets". Reviews of Modern Physics. 73, doi:10.1103/RevModPhys.73.719
- von Boetticher, Alexander et al (August 2017). "The EBLM project. III. A Saturn-size low-mass star at the hydrogen-burning limit". Astronomy & Astrophysics. 604, doi:10.1051/0004-6361/201731107
