Muerte de una estrella masiva

• Abril 30, 2024

Las estrellas masivas nacen de la misma manera que las estrellas más pequeñas como el Sol. La gravedad hace que una nube de gas colapse hasta que sea lo suficientemente densa y lo suficientemente caliente como para comenzar quema de hidrógeno. Este es el fusión nuclear de átomos de hidrógeno para formar átomos de helio. La fuerza externa de la energía de las reacciones nucleares equilibra la atracción de la gravedad. Una estrella como el Sol no se quedará sin combustible durante miles de millones de años, pero una estrella masiva arde brillantemente y pasa su combustible en una fracción del tiempo.

Nucleosíntesis estelar
Cuando una estrella se queda sin combustible de hidrógeno, el núcleo se contrae. Eso produce calor, tal vez lo suficiente como para comenzar a quemar helio. Esto sucede en estrellas similares al sol, así como en estrellas más masivas que el Sol. Aunque el núcleo se contrae, las capas externas se expanden. Las estrellas parecidas al sol se hinchan gigantes rojos y estrellas masivas en supergigantes rojas.

Pero cuando el helio se agota, la fusión termina para las estrellas cuya masa es de 0.5 a 8 veces la masa del Sol. Como sin fusión no hay fuerza externa para restringir la gravedad, la estrella se derrumba en un enano blanco.

Y estrellas de gran masa: ¿qué les sucede? Como son más masivos, arden más calientes. La fusión de helio produce carbono y oxígeno, y una estrella masiva puede fusionar estos átomos más pesados ​​para producir aún más pesados. Pueden pasar por varios ciclos de este tipo hasta que la estrella fusione el silicio en hierro y termine con un núcleo de hierro. El proceso de fusionar elementos más ligeros en elementos más pesados ​​se conoce como nucleosíntesis estelar.

Cuando la estrella tiene un núcleo de hierro, ese es el final. No se puede fusionar el hierro para liberar energía. La gravedad finalmente gana. Sin nada que lo detenga, la estrella se derrumba de la manera más espectacular.

Un poco sobre átomos
Antes de continuar la historia, debemos tener en cuenta algunos hechos sobre los átomos.

• Un átomo tiene un núcleo hecho de protones (con una carga positiva) y neutrones (que son neutrales)


• Alrededor del núcleo hay una nube de órbita electrones con cargas negativas


• El núcleo es miles de veces más pequeño que todo el átomo.


• A pesar de que los electrones son pequeños comparados con los protones y los neutrones, sus órbitas son grandes.


• La materia ordinaria está hecha de átomos que en su mayoría son espacios vacíos; parece sólido porque los electrones se mueven muy rápido.

Pero, ¿y si pudiéramos aplastar los electrones en el núcleo y deshacernos de todo ese espacio?

La estrella se derrumba
Hay tanta materia en la estrella que se derrumba que el núcleo no termina como una enana blanca. Se derrumba tan violentamente que los electrones de sus átomos son empujados hacia el núcleo. Allí reaccionan con los protones para producir neutrones y neutrinos. (Los neutrinos son partículas subatómicas extremadamente pequeñas sin carga eléctrica y casi sin masa). El núcleo ahora está hecho de neutrones y es increíblemente denso. Todo esto sucede en una fracción de segundo, mucho menos tiempo del que lleva leer este párrafo.

El núcleo se vuelve tan denso que resiste cualquier colapso adicional, y la materia que cae a gran velocidad lo golpea y rebota. La colisión libera a todos esos neutrinos. Se llevan la energía del colapso del núcleo y calientan todo el material que cae a miles de millones de grados. Todo, excepto el núcleo de neutrones, se arroja a velocidades de millones de kilómetros por hora. Una onda de choque atraviesa los escombros en expansión, y los elementos más ligeros se fusionan en los más pesados, incluidos los muy pesados ​​como el oro y el uranio. Esto sucede en los primeros quince minutos.

Llamamos a la explosión un supernova, y es tan poderoso que durante un tiempo es tan brillante como una galaxia entera.

Estrella neutrón
Si el núcleo de la estrella colapsada es entre 1,5 y 3 veces la masa del Sol, se convierte en un estrella neutrón. Aunque tiene mucha masa, recuerde que sus átomos se han colapsado, por lo que su radio es de solo 10 km (6 millas). Sin embargo, una cucharadita de su materia pesaría miles de millones de toneladas. La estrella no puede colapsar más porque los neutrones apretados ejercen una fuerza externa llamada presión de degeneración de neutrones.

Una estrella de neutrones que gira rápidamente es un pulsar. A medida que gira, emite pulsos de radiación electromagnética. Cada vez que gira en nuestra dirección, se puede detectar un pulso de emisión de radio. Un púlsar de milisegundos gira tan rápido que solo hay un milisegundo entre pulsos. El púlsar en la imagen del encabezado es un púlsar de milisegundos, pero únicamente emite radiación gamma.

Agujeros negros
Si el núcleo es más masivo que aproximadamente tres veces la masa del Sol, incluso la presión de degeneración no puede detener el colapso. El resultado es un calabozo. En realidad no es un agujero en el espacio, pero la gravedad de la masa altamente concentrada tuerce el espacio. Su gravedad es tan fuerte que la velocidad necesaria para escapar es mayor que la velocidad de la luz, por lo que ni siquiera la luz puede escapar.Aunque no podemos ver los agujeros negros, a veces podemos detectar sus efectos gravitacionales en otros objetos.

Remanente de supernova
El núcleo de una estrella masiva termina como una estrella de neutrones o un agujero negro, pero también está el resto de la materia, el material expulsado de la estrella en la explosión. La capa expansiva de gas y polvo, impulsada por una onda de choque, se llama remanente de supernova. Es donde ocurrió la nucleosíntesis de elementos pesados ​​y, a medida que viaja, enriquece el espacio entre las estrellas con estos elementos pesados. Además, la onda de choque puede desencadenar una nueva formación de estrellas, y las nuevas estrellas se beneficiarán de los elementos pesados ​​que quedan.

Instrucciones De Vídeo: ¿Qué sucede antes de la muerte de una estrella masiva? (Abril 2024).