lunes, 5 de diciembre de 2011

¿Qué son los Agujeros Negros?

Para entender lo que es un agujero negro empecemos por una estrella como el Sol. El Sol tiene un diámetro de 1.390.000 kilómetros y una masa 330.000 veces superior a la de la Tierra. Teniendo en cuenta esa masa y la distancia de la superficie al centro se demuestra que cualquier objeto colocado sobre la superficie del Sol estaría sometido a una atracción gravitatoria 28 veces superior a la gravedad terrestre en la superficie.

Una estrella corriente conserva su tamaño normal gracias al equilibrio entre una altísima temperatura central, que tiende a expandir la sustancia estelar, y la gigantesca atracción gravitatoria, que tiende a contraerla y estrujarla.

Si en un momento dado la temperatura interna desciende, la gravitación se hará dueña de la situación. La estrella comienza a contraerse y a lo largo de ese proceso la estructura atómica del interior se desintegra. En lugar de átomos habrá ahora electrones, protones y neutrones sueltos. La estrella sigue contrayéndose hasta el momento en que la repulsión mutua de los electrones contrarresta cualquier contracción ulterior.

La estrella es ahora una «enana blanca». Si una estrella como el Sol sufriera este colapso que conduce al estado de enana blanca, toda su masa quedaría reducida a una esfera de unos 16.000 kilómetros de diámetro, y su gravedad superficial (con la misma masa pero a una distancia mucho menor del centro) sería 210.000 veces superior a la de la Tierra.

En determinadas condiciones la atracción gravitatoria se hace demasiado fuerte para ser contrarrestada por la repulsión electrónica. La estrella se contrae de nuevo, obligando a los electrones y protones a combinarse para formar neutrones y forzando también a estos últimos a apelotonarse en estrecho contacto. La estructura neutrónica contrarresta entonces cualquier ulterior contracción y lo que tenemos es una «estrella de neutrones», que podría albergar toda la masa de nuestro sol en una esfera de sólo 16 kilómetros de diámetro. La gravedad superficial sería 210.000.000.000 veces superior a la que tenemos en la Tierra.

En ciertas condiciones, la gravitación puede superar incluso la resistencia de la estructura neutrónica. En ese caso ya no hay nada que pueda oponerse al colapso. La estrella puede contraerse hasta un volumen cero y la gravedad superficial aumentar hacia el infinito.

Según la teoría de la relatividad, la luz emitida por una estrella pierde algo de su energía al avanzar contra el campo gravitatorio de la estrella. Cuanto más intenso es el campo, tanto mayor es la pérdida de energía, lo cual ha sido comprobado experimentalmente en el espacio y en el laboratorio.

La luz emitida por una estrella ordinaria como el Sol pierde muy poca energía. La emitida por una enana blanca, algo más; y la emitida por una estrella de neutrones aún más. A lo largo del proceso de colapso de la estrella de neutrones llega un momento en que la luz que emana de la superficie pierde toda su energía y no puede escapar.

Un objeto sometido a una compresión mayor que la de las estrellas de neutrones tendría un campo gravitatorio tan intenso, que cualquier cosa que se aproximara a él quedaría atrapada y no podría volver a salir. Es como si el objeto atrapado hubiera caído en un agujero infinitamente hondo y no cesase nunca de caer. Y como ni siquiera la luz puede escapar, el objeto comprimido será negro. Literalmente, un «agujero negro».

Hoy día los astrónomos están buscando pruebas de la existencia de agujeros negros en distintos lugares del universo.


¿Qué son las Estrellas de Neutrones?

Las estrellas de neutrones son remanentes estelares que han alcanzado el fin de su viaje evolutivo a través del espacio y el tiempo.

Estos objetos tan interesantes nacen de estrellas anteriormente gigantes que crecen de cuatro a ocho veces el tamaño del Sol antes de explotar en supernovas catastróficas. Después de la explosión, las capas exteriores de una estrella salen despedidas al espacio, permaneciendo el núcleo pero sin volver a producir fusión nuclear. Sin presión exterior de la fusión para contrarrestar el empuje interior de la gravedad, la estrella se condensa y se colapsa.

A pesar de su pequeño diámetro (alrededor de 12,5 millas, o 20 kilómetros) las estrellas de neutrones pueden presumir de contener 1,5 veces la masa del Sol, por lo que son increíblemente densas. Un solo trozo de materia de estrella de neutrones con el tamaño de un terrón de azúcar pesaría cien millones de toneladas en la Tierra.

La casi incomprensible densidad de una estrella de neutrones hace que protones y electrones se combinen en neutrones: el proceso del cual toman su nombre.La composición de sus núcleos es desconocida, pero es probable que consistan en un superfluído de neutrones o algún estado de la materia desconocido.

Las estrellas de neutrones contienen un empuje gravitatorio extremadamente fuerte, mucho mayor que el de la tierra. Esta fuerza gravitatoria es particularmente impresionante dado el pequeño tamaño de la estrella.

Durante su formación, las estrellas de neutrones rotan en el espacio.A medida que se comprimen y encogen, el giro en espiral se acelera debido a la conservación del momento angular, el mismo principio que hace que una patinadora gire a mayor velocidad cuando acerca sus brazos al pecho.

Luces pulsantes

Estas estrellas se ralentizan gradualmente sobre los eones, pero los cuerpos que todavía giran a gran velocidad pueden emitir radiación que desde la Tierra parece destellar a medida que gira, como el haz de luz de un faro. Esta apariencia de "pulso" da a algunas estrellas de neutrones el nombre de púlsares.

Después de girar durante varios millones de años, los púlsares se quedan sin energía y se convierten en estrellas de neutrones normales. Pocas de las estrellas de neutrones que se conocen son púlsares. Tan sólo se conoce la existencia de unos 1.000 púlsares, mientras que podría haber cientos de millones de estrellas de neutrones en la galaxia.

Las presiones asombrosas del núcleo de las estrellas de neutrones podrían ser como las que existieron en el momento del big bang, pero estos estados no pueden simularse en la Tierra.

El modelo interno de una estrella de neutrones.


¿Qué son las Enanas blancas?

Las enanas blancas son estrellas calientes y pequeñas, generalmente como del tamaño de la Tierra, por lo que su luminosidad es muy baja. Se cree que las enanas blancas son los residuos presentes en el centro de las nebulosas planetarias. Dicho de otra manera, las enanas blancas son el núcleo de las estrellas de baja masa que quedan después de que la envoltura se ha convertido en una nebulosa planetaria.

El núcleo de una enana blanca consiste de material de electrones degenerados. Sin la posibilidad de tener nuevas reacciones nucleares, y probablemente después de haber perdido sus capas externas debido al viento solar y la expulsión de una nebulosa planetaria, la enana blanca se contrae debido a la fuerza de gravedad. La contracción hace que la densidad en el núcleo aumente hasta que se den las condiciones necesarias para tener un material de electrones degenerados. Este material genera presión de degeneración, el cual contrarresta la contracción gravitacional. 

Al ser estudiadas más a fondo las propiedades de las enanas blancas se encontró que al aumentar su masa, su radio disminuye. A partir de esto es que se encuentra que hay un límite superior para la masa de una enana blanca, el cual se encuentra alrededor de 1.4 masas solares (MS). Si la masa es superior a 1.4 MS la presión de degeneración del núcleo no es suficiente para detener la contracción gravitacional. Este se llama el límite de Chandrasekhar.

Debido a la existencia de este límite es que las estrellas de entre 1.4 MS y 11 MS deben perder masa para poder convertirse en enanas blancas. Ya explicamos que dos medios de pérdida de masa son los vientos estelares y la expulsión de nebulosas planetarias. 

Después de que una estrella se ha convertido en enana blanca, lo más probable es que su destino sea enfriarse y perder brillo. Debido a que las enanas blancas tienen una baja luminosidad, pierden energía lentamente, por lo que pueden permanecer en esta etapa en el orden de años. Una vez que se enfrían, se vuelven rocas que se quedan vagando por el Universo. Este es el triste destino de nuestro Sol.

La detección de enanas blancas es difícil, ya que son objetos con un brillo muy débil. Por otro lado, hay ciertas diferencias en las enanas blancas según su masa. Las enanas blancas menos masivas sólo alcanzan a quemar hidrógeno en helio. Es decir, el núcleo de la estrella nunca se comprime lo suficiente como para alcanzar la temperatura necesaria para quemar helio en carbono. Las enanas blancas más masivas sí llevan a cabo reacciones nucleares de elementos más pesados, es decir, en su núcleo podemos encontrar carbono y oxígeno.

¿ Qué es una Supernova?

Una supernova es una estrella que, al final de su vida, se destruye en una gran explosión que da lugar a que se incremente la luminosidad de la estrella de forma espectacular. Se ven más comúnmente en galaxias distantes, en la Vía Láctea se tiene constancia de muy pocas supernovas. Son extremadamente brillantes, rivalizando, por unos pocos días, con la emisión de luz combinada de todo el resto de las estrellas en la galaxia. Dado que la mayoría de las supernovas ocurren en galaxias distantes, su brillo aparente es muy débil, incluso para los grandes telescopios. Ocasionalmente ocurren en galaxias cercanas, y entonces es posible un estudio detallado de sus características.

La última supernova fue vista en nuestra galaxia, la Vía Láctea, en 1604 por Kepler. La más brillante desde entonces ha sido la supernova 1987A, en la Gran Nube de Magallanes, una pequeña galaxia satélite de la Vía Láctea. Las supernovas se clasifican en dos tipos. Las supernovas de Tipo I resultan de la transferencia de masa dentro de un sistema binario que consiste de una estrella enana blanca y una estrella gigante. Las supernovas de Tipo II son, en general, estrellas masivas individuales que llegan al fin de sus vidas con una formidable explosión.

La huella que deja una supernova es visible durante muchos años. Los restos de la estrella que acaba de explotar se expanden a gran velocidad arrastrando a su paso todo el polvo y el gas interestelar que encuentra a su paso, creándose unas extraordinarias estructuras de nudos y filamentos que se retuercen y se mezclan mientras se desplazan por el espacio. Son los llamados restos de supernovas, último testimonio de una gran estrella que existió en otro tiempo y que los mejores telescopios ( en todos los rangos del espectro electromagnético ) son capaces de captar, para ofrecernos imágenes tan impresionantes como las que se muestran a continuación.



lunes, 28 de noviembre de 2011

Dimensiones, Temperatura y Radio de las Estrellas

Las dimensiones de las estrellas son bastante variadas: las hay mucho mayores que el Sol (cientos de veces) y, en el otro extremo, varias veces más pequeñas; de este modo, en términos de tamaños, el Sol se ubica en un punto medio, con un radio de 700.000 km (equivalente a algo más de 100 veces la el radio de la tierra)

Las estrellas de mayores dimensiones son extremadamente brillantes. Al ser tan grandes tienen mayor masa y generan más energía: se dice que estas estrellas “gastan” sus recursos energéticos mucho más rápido que las otras, más pequeñas. Por esta causa, las estrellas gigantescas viven poco tiempo, no más de algunos millones de años. En cambio, estrellas pequeñas logran existir alrededor de una decena de miles de millones de años, ya que consumen pocos recursos y, por consiguiente, producen poca energía.

Durante siglos, de una a otra generación, los hombres vieron a millares de estrellas brillando noche tras noche; ningún cambio apreciable se producía en las mismas, salvo en poquísimas excepciones (por ejemplo en los eventos de supernovas).

NombreTemperatura Superficial
(en grados Centígrados)
Radio
(expresado en radios Solares R)
Tipo de estrella
 Centauro21.00011gigante
Capella5.50012gigante
Betelgeuse3.100290supergigante
Antares3.100480supergigante
Sirio B7.5000,054enana blanca

Esa observación pareciera indicar que todas las estrellas se habrían creado, simultáneamente, con distintos grados de brillo. Sin embargo, esto no es así. Los astrónomos descubrieron que algunas estrellas son jóvenes y otras viejas, algunas pequeñas y otras grandes, algunas son frías y otras muy calientes. No todas las estrellas son iguales.

Composición de las Estrella

La transformación del gas de hidrógeno (H) en helio (He) en el interior de las estrellas, se realiza básicamente a través de uno de los dos procesos siguientes: la reacción protón-protón[PP], o bien el ciclo del carbono [CC]; con cualquiera se obtiene el mismo resultado. También debe tenerse en cuenta una tercera reacción de gran importancia, denominada proceso triple alfa.

Mediante la reacción "proton-proton", 4 átomos de hidrógeno se convierten directamente en 1 de helio. A través del "Ciclo de carbono" se arriba a un resultado similar, sólo que además de los átomos de hidrogeno es necesaria la presencia del carbonocomo elemento catalizador. Este ciclo tiene lugar cuando se superan los 15 millones de grados, es decir en estrellas donde su temperatura central es mayor que la correspondiente al Sol.

Finalmente sucede que la suma de la masa de los núcleos de los átomos de hidrogeno que participan en la transformación, es mayor a la masa total del núcleo resultante helio. Esa diferencia de masa es la que se convierte en energía y que luego, en forma de luz y calor, emergerá en todas las direcciones posibles, desde el centro de la estrella hacia su superficie.

Después de la formación de helio, el proceso de las transformaciones nucleares continúa con la creación sucesiva de otros elementos, más pesados que el hidrogeno, como elcarbono, el nitrógeno, el oxígeno, etc, hasta finalizar en el hierro; en este fenómeno participa el proceso triple alfa. La producción de los elementos más pesados que el hierro no es resultado de reacciones termonucleares; se producen sólo por captura de neutrones en etapas muy violentas de la evolución de la estrella (por ejemplo, en los eventos de supernova.

Se puede asimilar el núcleo de las estrellas a una caldera donde se originan los elementos químicos desde el hidrogeno al hierro, todo lo que compone el universo.

A través del análisis de los espectros, se ha podido comprobar que todas las estrellas (incluido el Sol), tienen aproximadamente la misma abundancia relativa de los diferentes elementos químicos. Siguen en abundancia al hidrógeno y al helio: silicio,magnesio, hierro y aluminio. Esto indica que la abundancia de los elementos presentes en la superficie de la Tierra, comparados con los observados en las estrellas, es completamente diferente.

Pero no todas las estrellas presentan exactamente la misma composición química. En el caso de las estrellas frías (con temperaturas menor que 2.000 ºC) se verifica que entre las mismas, existen sensibles diferencias en las abundancias del carbono, el nitrógeno y el oxígeno. Los astrónomos también hallaron que en las estrellas más viejas existe una menor abundancia de elementos de mayor peso atómico a más pesados en comparación con las estrellas más jóvenes. Esta evidencia confirmaría la hipótesis que las estrellas son el lugar donde se originan los elementos que siguen al hidrógeno y al helio en la tabla periódica.

Pero las estrellas, simultáneamente con la formación de los elementos siguientes al helio, experimentan otras mutaciones: aumentan de tamaño al comienzo y luego disminuyen. Esos cambios son el resultado de que la cantidad de energía emitida es variable, y que por consiguiente el astro cambia de brillo; es decir, se convierte en lo que se ha denominado una estrella variable.

En ocasiones, las estrellas sufren cambios violentos y expulsan parte de sus capas exteriores a su espacio circundante; en esas circunstancias, se producen los elementos químicos que siguen al hierro y terminan en el uranio. El gas expulsado por la estrella, junto con las partículas de polvo diseminados en el espacio, conforman nuevos astros con una composición química diferente a las estrellas de la generación anterior. De este modo, mediante un lento proceso de recomposición de elementos, el universo recicla y modifica su composición química, aumentando gradualmente la proporción de elementos más pesados que el hidrógeno en las estrellas que se van formando.



Clasificación de las Estrellas


El estudio fotográfico de los espectros estelares lo inició en 1885 el astrónomo Edward Pickering en el observatorio del Harvard College y lo concluyó su colega Annie J. Cannon. Esta investigación condujo al descubrimiento de que los espectros de las estrella están dispuestos en una secuencia continua según la intensidad de ciertas líneas de absorción. Las observaciones proporcionan datos de las edades de las diferentes estrellas y de sus grados de desarrollo.


Las diversas etapas en la secuencia de los espectros, designadas con las letras O, B, A, F, G, K y M, permiten una clasificación completa de todos los tipos de estrellas. Los subíndices del 0 al 9 se utilizan para indicar las sucesiones en el modelo dentro de cada clase.

Clase O: Líneas del helio, el oxígeno y el nitrógeno, además de las del hidrógeno. Comprende estrellas muy calientes, e incluye tanto las que muestran espectros de línea brillante del hidrógeno y el helio como las que muestran líneas oscuras de los mismos elementos.

Clase B: Líneas del helio alcanzan la máxima intensidad en la subdivisión B2 y palidecen progresivamente en subdivisiones más altas. La intensidad de las líneas del hidrógeno aumenta de forma constante en todas las subdivisiones. Este grupo está representado por la estrella Epsilon Orionis.

Clase A: Comprende las llamadas estrellas de hidrógeno con espectros dominados por las líneas de absorción del hidrógeno. Una estrella típica de este grupo es Sirio.

Clase F: En este grupo destacan las llamadas líneas H y K del calcio y las líneas características del hidrógeno. Una estrella notable en esta categoría es Delta Aquilae.

Clase G: Comprende estrellas con fuertes líneas H y K del calcio y líneas del hidrógeno menos fuertes. También están presentes los espectros de muchos metales, en especial el del hierro. El Sol pertenece a este grupo y por ello a las estrellas G se les denomina "estrellas de tipo solar".

Clase K: Estrellas que tienen fuertes líneas del calcio y otras que indican la presencia de otros metales. Este grupo está tipificado por Arturo.

Clase M; Espectros dominados por bandas que indican la presencia de óxidos metálicos, sobre todo las del óxido de titanio. El final violeta del espectro es menos intenso que el de las estrellas K. La estrella Betelgeuse es típica de este grupo.

Las estrellas más grandes que se conocen son las supergigantes, con diámetros unas 400 veces mayores que el del Sol, en tanto que las estrellas conocidas como "enanas blancas" pueden tener diámetros de sólo una centésima del Sol. Sin embargo, las estrellas gigantes suelen ser difusas y pueden tener una masa apenas unas 40 veces mayor que la del Sol, mientras que las enanas blancas son muy densas a pesar de su pequeño tamaño.
Puede haber estrellas con una masa 1.000 veces mayor que la del Sol y, a escala menor, bolas de gas caliente demasiado pequeñas para desencadenar reacciones nucleares. Un objeto que puede ser de este tipo (una enana marrón) fue observado por primera vez en 1987, y desde entonces se han detectado otros.

El brillo de las estrellas se describe en términos de magnitud. Las estrellas más brillantes pueden ser hasta 1.000.000 de veces más brillantes que el Sol; las enanas blancas son unas 1.000 veces menos brillantes.

Las clases establecidas por Annie Jump Cannon se identifican con colores:

- Color azul, como la estrella I Cephei

- Color blanco-azul, como la estrella Spica

- Color blanco, como la estrella Vega

- Color blanco-amarillo, como la estrella Proción

- Color amarillo, como el Sol

- Color naranja, como Arcturus

- Color rojo, como la estrella Betelgeuse.
A menudo las estrellas se nombran usando la referencia a su tamaño y a su color: enanas blancas, gigantes rojas, ...

Luminosidad de las Estrellas

Vemos las estrellas, excepto el Sol, como puntos luminosos muy pequeños, y sólo de noche, porque están a enormes distancias de nosotros.

Las más brillantes:

EstrellaMagnitud aparenteAños luzRadio (Sol=1)
1Sirio-1.468.61.7
2Canopus *-0.7274.0-
3Arctur-0.0434.025.1
4Rigil Kent *-0.014.31.2
5Vega0.0325.32.0
6Capella0.0841.013.0
7Rigel0.12815.063.0
8Procyon0.3811.42.0
9Archenar *0.4669.05.0
10Betelgeuse0.50425.0226.0
11Hadar *0.61320.0-
12Altair0.7716.81.6
13Aldebaràn0.8560.046.0
14Antares0.96425.0510.0
15Espiga0.98220.06.6
( * ) Visibles desde el hemisferio sur.

Fuente: http://www.xtec.es/~rmolins1/univers/es/estels.htm

Evolución de las Estrellas


Las estrellas evolucionan durante millones de años.
Las estrellas nacen cuando se acumula una gran cantidad de Materia en un lugar del espacio. Se comprime y se calienta hasta que empieza una reacción nuclear, que consume la materia, convirtiéndola en energía. Las estrellas pequeñas la gastan lentamente y duran más que las grandes.

E v o l u c i ó n   d e   l a s   E s t r e l l a s
1.- Se forma la estrella a partir de una nube de gas y polvo.
2.- Gigante. Reacciones nucleares. Masas de gas y polvo se condensan a su alrededor (protoplanetas).
3.- Secuencia principal. La estrella con planetas, estable mientras consume su materia.
4.- La estrella empieza a dilatarse y enfriarse.
5.- Crece, engullendo los planetas, hasta convertirse en una gigante roja.
6.- Se vuelve inestable y comienza a dilatarse y encogerse alternativamente hasta que explota.
Si la estrella era mucho mayor que el Sol ...Si la estrella era como el Sol ...
7.- Supernova. Lanza la mayor parte del material.
8.- Púlsar. El resto, se hace pequeño y denso.
9.- Si tenía mucha masa, se contrae todavía más hasta convertirse en un agujero negro.
7.- Nova. Lanza materiales hacia el exterior.
8.- Nebulosa planetaria. El resto, se contrae.
9.-Enana. Se hace muy pequeña y densa y brilla con luz blanca o azul, hasta que se apaga.


Fuente: http://www.xtec.es/~rmolins1/univers/es/estels.htm

domingo, 27 de noviembre de 2011

Origen de Las Estrellas

Las estrellas no viven eternamente. Desde que nacen están transformando hidrógeno en helio y este en otros elementos más pesados (carbono, nitrógeno, etc.). Estas reacciones liberan una enorme cantidad de energía al espacio, y se producen continuamente, hasta que se agotan las reservas de la estrella.

Las estrellas nacen a partir de grandes nubes de gases interestelares, las llamadas nebulosas. Los gases libres en estas regiones del espacio se van agrupando como consecuencia de la atracción gravitatoria. Poco a poco, la masa se va concentrando

y se calienta, hasta que llega un momento en que la temperatura del interior es suficiente como para que se inicien las reacciones nucleares que transforman el hidrógeno en helio.

En la actualidad se conocen lugares del cielo en los que se están produciendo estos procesos de formación de estrellas. La nebulosa de Orión es uno de esos lugares.


La Nebulosa de Orión, una región donde se están formando estrellas.
En una noche de invierno de cielo limpio, es posible ver esta región del cielo a simple vista o con prismáticos, como una leve nebolosidad. Es una zona de formación de estrellas.





miércoles, 23 de noviembre de 2011

¿Qué es una estrella?



Las estrellas son uno de los principales objetos de estudio para la autonomía. Una estrella se define como un cuerpo de celeste de gas inserto en el espacio que produce energía en su interior, la que es irradiada hacia el exterior como luz visible para el hombre; la estrella más conocida por nosotros es nuestro sol, las estrellas tienen luz propia mientras que los planetas solo reflejan la luz de las estrellas.

Fuente: http://www.misrespuestas.com/que-es-una-estrella.html