viernes, 15 de febrero de 2013
ESTRELLA DE NEUTRONES (Curso básico de astronomía on line)
En 1934 los teóricos usaron la mecánica cuántica para predecir la existencia de las estrellas de neutrones: cuando la gravedad se hace demasiado fuerte como para que una enana blanca resista el colapso, los electrones son empujados al interior de los núcleos atómicos convirtiendo a los protones en neutrones.
Pero al igual que los electrones, los neutrones obedecen un principio de exclusión, de acuerdo al cual cada neutrón puede ocupar un determinado nivel de energía que no puede compartir con otro. Cuando todos estos niveles son ocupados, los neutrones están completa.. mente degenerados y ejercen una presión capaz de frenar el colapso gravitatorio.
Así, una estrella de neutrones es en muchos aspectos una versión extrema de una enana blanca: para la misma masa (aproximadamente 1 M0) una estrella de neutrones tiene un radio mucho menor (unos 15 km) y una densidad fantástica (un millón de toneladas por cm3).
La temperatura es de unos 10 millones de grados, pero debido a su tamaño pequeño, estos objetos son en general imposibles de detectar
La rápida rotación y los fuertes campos magnéticos son dos características importantes de estas estrellas ultradensas. Sabemos que todas las estrellas rotan. Al colapsar, la velocidad de rotación aumenta de manera de conservar el momento angular (así como un patinador baja los brazos para girar más rápidamente) La velocidad de rotación de las estrellas de neutrones es de varias vueltas por segundo También todas las estrellas tienen campos magnéticos pero cuando colapsan, éste aumenta. Los campos magnéticos de las estrellas de neutrones son un billón de veces más intensos que el terrestre. Estas dos propiedades son las que permiten detectar a las estrellas de neutrones en forma de púlsares. ópticamente. La masa de una estrella de neutrones no puede exceder 3 M0: por encima de este valor la gravedad le gana a la presión de los neutrones degenerados y el único estado final posible es un agujero negro.
La primera detección de un púlsar se produjo en 1986 en Inglaterra, 34 años después de haber sido predichos teóricamente. Aparece como un objeto que emite pulsos de radio de intensidad variable, pero espaciados a intervalos de tiempo regulares: el período, increíblemente preciso, es de 1,33730113 segundos. El fenómeno fue interpretado como una estrella de neutrones cuyas líneas de campo magnético aceleran los electrones a lo largo del eje magnético, causando la emisión de un rayo de ondas de radio que rotan con la estrella y producen un pulso cuando el rayo intercepta la línea de Visión del observador.
Desde entonces se han descubierto otros varios púlsares y se ha encontrado que algunos de ellos no sólo emiten en radio, sino también en frecuencias más altas como rayos x y y. Se conocen actualmente más de 300 púlsares, situados mayormente en el plano galáctico, a unos pocos kpc del Sol. Los lugares con más posibilidades para encontrar púlsares son los remanentes de supernova. La famosa Nebulosa del Cangrejo es el remanente de la supernova de 1054 y contiene efectivamente el púlsar del Cangrejo. Debido a su reciente formación es uno de los que rotan más rápido: da 33 vueltas por segundo. Podemos predecir con facilidad, a esta altura del libro, que la velocidad de rotación de un púlsar disminuirá lentamente con el tiempo, de acuerdo a la velocidad con que disipa energía. Por eso los púlsares más jóvenes rotan más rápido que los viejos. Sus períodos van de 0,006 a 0,03 segundos hasta 4,3 segundos. Cuando la velocidad de rotación se hace pequeña, el mecanismo del púlsar no sirve: su vida promedio es de unos pocos millones de años.
Hay otro efecto que contribuye a la modificación de la velocidad de rotación pero de manera más abrupta: son los “glitches”, que disminuyen el período de rotación una parte en un millón en pocos días. Se interpreta como sismos estelares debido a inestabilidades en la corteza o el núcleo de la estrella de neutrones. Estos fenómenos son muy útiles para estudiar la estructura interna de los púlsares, pero sólo aparecen durante unos pocos pulsos.
El púlsar de la supernova de 1987 trajo muchas sorpresas. Apareció antes de lo esperado y su rotación era extremadamente veloz, su período de 0,5 milisegundos era de lejos el más corto que se conocía. Todavía los científicos encuentran entretenimiento en este objeto.
Aunque la detección de púlsares en los remanentes de supernovas se ha hecho difícil y rara, hay un fenómeno más extendido que permite descubrir muchos de estos objetos: las fuentes compactas de rayos x. En 1971, a partir del lanzamiento del satélite astronómico Uhuru, se descubrieron fuentes galácticas emisoras de un fuerte flujo de rayos x. La fuente llamada Centauro x-3, por ejemplo, tiene una luminosidad en rayos x 10 veces mayor que la luminosidad total del Sol.
Se eclipsa cada 2,087 días, lo que demuestra que la fuente de rayos X está en movimiento orbital alrededor de un objeto más masivo. Esta fuente es parte de un sistema binario formado por la estrella de neutrones y una estrella gigante. La primera atrae el viento estelar de la segunda y convierte la energía gravitatoria del gas en rayos x.
Este tipo de púlsares binarios proveen una de las pruebas de la teoría de la relatividad que predice que un cuerpo masivo acelerado radiará energía en forma de ondas gravitatorias. La disipación de energía de esta forma causa el temblor de la órbita y en consecuencia una lenta disminución del período orbital del púlsar a lo largo del tiempo. Las predicciones teóricas de Einstein concuerdan muy bien con las observaciones del periodo orbital de PSR 1913+16, que está disminuyendo unos 76 milisegundo por año.
jueves, 14 de febrero de 2013
ESTRELLAS EXPLOSIVAS: NOVAS Y SUPERNOVAS (Curso básico on line)
Estrellas explosivas: novas y supernovas
Cuenta la leyenda que Hiparco se decidió a confeccionar su catálogo cuan do apareció una estrella nueva en la constelación zodiacal de Escorpio. Su objetivo era construir un sistema de movimientos planetarios y es probable que la observación de los planetas noche tras noche lo llevara a memo rizar las posiciones de las estrellas más brillantes, especialmente las que se encontraban cercanas a la franja del zodíaco.
La filosofía aristotélica vigente en ese momento suponía al cielo perfecto e inalterable. Entonces es posible imaginarse el asombro del astrónomo griego ante la sorprendente aparición. Algunos historiadores consideran que Hiparco observó en realidad un cometa y no una estrella nueva. Pero dado que en la actualidad se observan algunas decenas de novas por año por galaxia es llamativo que no se hubieran observado con anterioridad y que incluso con posterioridad a Hiparco (hasta 20 siglos después!) no se observara ninguna en occidente.
La siguiente observación de una nova en Europa fue realizada por Tycho Brahe en 1572. A él se debe el término nova (del latín, nova stella ) e indica la idea original sobre estos objetos: de repente aparecía una estrella donde previamente no se había observado. Para descubrir una nueva estrella hay que ser un experto observador del cielo, como hemos mencionado, durante siglos se les prestó muy poca atención a los componentes del paisaje celeste que no fueran los planetas, por lo tanto si la nova aparecía en una constelación lejana al zodíaco muy probablemente pasara inadvertida.
También hay que considerar la fuerza de la teoría aristotélica: cualquier cambio en los cielos inmutables era imposible. La información sobre cualquier cambio celeste podía convertirse en tm sacrilegio y es muy probable que quien lo observara no lo hiciera público para no arriesgarse a ser tratado de loco, ciego o mentiroso. Pero afortunadamente, durante el período que va de la época de Hiparco hasta el año 1500 los chinos observaron cuidadosamente el cielo y registraron todos los cambios detectados. En la época antigua y medieval reportaron la aparición de cinco
Luego de Tycho, el siguiente en observar una nova fue un astrónomo alemán, F. Fabricio en 1596, y en 1604 lo hizo Kepler. Todas estas observaciones coincidían en que aparecía una estrella muy brillante donde previamente no se había observado nada y este brillo disminuía lentamente hasta desaparecer. estrellas brillantes (en los años 185, 393, 1006, 1054 y 1181). La de 1006 fue por lo menos 200 veces más brillante que Venus, de manera que ni siquiera los desinteresados europeos pudieron ignorarla
En la actualidad sabemos que lo que antiguamente se llamaba nova corresponde en realidad a dos tipos de objetos: novas y supernovas. Al igual que las novas, las supernovas son estrellas eruptivas o explosivas, pero se distinguen de aquéllas en que la cantidad de energía liberada es mucho mayor y además, en el caso de las novas, sólo aparecen afectadas por la explosión las capas exteriores, mientras que la explosión de una supernova afecta toda la estrella. Aún las más luminosas como Nova Cygni 1975, brillan 1.000 veces menos que las supernovas.
Novas: Estas estrellas se clasifican en novas, que ganan más de 10 magnitudes en la explosión, y novas enanas, que sólo aumentan su brillo unas pocas magnitudes. Algunas han explotado sólo una vez desde que fueron observadas, pero se cree que son recurrentes cada 10.000 o 100.000 años. Las novas recurrentes, menos energéticas, experimentan explosiones cada 10 a 100 años.
La observación de varias post-novas a mediados de este siglo demostró que muchas de ellas son miembros de sistemas binarios super próximos en los que una de las estrellas es una enana blanca y la otra una estrella fría (por ejemplo una gigante roja). Cuando la estrella ínicialmente menos masiva comienza a expandirse para formar una gigante roja, etapa que se acelera al aumentar su masa con la que se desprende de su compañera, sus capas exteriores se acercan tanto a la enana blanca que parte de su envoltura queda atrapada en el campo gravitatorio de ésta, formando lo que se llama un disco de acreción. Tal nombre se debe a que, debido a colisiones entre las partículas del disco, éste pierde energía y algunas partes caen sobre la enana blanca, que gana así cierta masa en un proceso llamado acreción. La gran gravedad superficial de la enana blanca comprime esta masa formada esencialmente de hidrógeno, y la calienta. La temperatura se hace tan alta que comienza la fusión de este hidrógeno, lo que calienta aún más la superficie y se inicia la fusión en el disco de acreción, produciéndose un enorme destello de luz, y las capas superiores del disco son arrojadas lejos de la influencia gravitatoria de la enana blanca. Este destello de luz es lo que vemos desde la Tierra en forma de nova y la parte del disco de acreción impulsada hacia el exterior es la nube de gas y polvo que se observa alrededor de la post-nova.
El proceso de fusión disminuye gradualmente, pero el ciclo recomienza porque la compañera de la enana blanca sigue perdiendo masa y esto reconstruye el disco de acreción. De esta forma el fenómeno de nova puede repetirse muchas veces antes de que la supergigante finalice su expansión y se transforme ella misma en enana blanca.
Por lo visto, las condiciones necesarias para la formación de una nova son entonces bastante especiales, y muy pocas estrellas de nuestra galaxia las satisfarán. El Sol, como hemos visto, se transformará en enana blanca. Pero como no tiene compañera no será una nova.
Supernovas:El fenómeno de supernova es una explosión fenomenal que involucra la mayor parte del material de una estrella y determina el fin de la evolución de ciertos objetos estelares. Se supone que la mayoría de las supernovas de nuestra galaxia son indetectables debido a la extinción causada por el polvo interestelar. Actualmente se cree que las observaciones chinas de 1054 y las de Tycho y Kepler se trataban de supernovas. La de Kepler, en 1604, fue la última detectada en nuestra galaxia.
Hay esencialmente dos tipos de supernovas: a) las tipo 1 resultan de la explosión de estrellas viejas, de masa relativamente pequeña y pobres en hidrógeno pero ricas en elementos pesados, tal como corresponde a una fase avanzada de evolución; su composición indica que se trata de enanas blancas. b) Las tipo II son explosiones de estrellas masivas, también al final de su evolución, pero en una fase menos terminal que las de tipo 1; son ricas en hidrógeno y presumiblemente están en la etapa de supergigante roja.
En su máximo de luz, el brillo producido por las supernovas aumenta unas 15 magnitudes; las tipo 1 son casi tres veces más luminosas que las tipo II. Luego el brillo disminuye unas 304 magnitudes durante los primeros días y durante varios meses decrece casi exponencialmente.
La energía liberada durante el corto tiempo de la explosión es equivalente a la que irradiará el Sol durante 9 mil millones de años (recordemos que la edad actual del Sol es de unos 4,5 mil millones de años) o a la explosión simultánea de 1028 bombas de hidrógeno de 10 metagones cada una y la materia expulsada, alrededor de 5 M0,puede alcanzar velocidades de 36 x 106 km/h. Las supernovas de tipo 1 pueden alcanzar una magnitud absoluta de -18,6, es decir 2.500 millones de veces la luminosidad del Sol o unas 100 veces más brillantes que la luz integrada de toda la galaxia. Según el tipo, la masa eyectada puede ser de 1 a 10 M0, lo que en algunos casos es la masa total de la estrella y, por lo tanto, no queda nada después de la explosión. A partir del descubrimiento de los púlsares (estrellas de neutrones de muy rápida rotación) en 1968, se sabe que después de la explosión puede quedar un objeto extremadamente denso. Este objeto, que es el núcleo de la estrella, está formado exclusivamente por neutrones.
Los mecanismos responsables de estas explosiones no se conocen todavía con certeza. La mayoría de las teorías consideran que la energía liberada por la explosión es principalmente de origen nuclear, en particular la fotodesintegración del Fe. Esta es la etapa final en la cadena de reacciones nucleares que ocurren durante la vida de las estrellas de unas 10 M0. Las estrellas con masas necesarias para terminar como supernovas de tipo 1 son por lo menos 10 veces más numerosas que las estrellas más masivas que dan origen a las supernovas tipo II. Por lo tanto sería razonable suponer que se observarán 10 veces más supernovas de tipo 1 que de tipo II. Sin embargo no es así: los dos tipos se observan con la misma frecuencia. Por lo tanto hay que concluir que no todas las estrellas de poca masa terminan como supernovas y en consecuencia, que se necesitan ciertas condiciones especiales para que este fenómeno ocurra.
La pre-supernova de tipo II tiene una estructura de cáscara como una cebolla. A medida que descendemos de la capa superficial de H se encuentran capas de elementos de mayor masa atómica. Estas capas son producto de las distintas fases de la nucleosíntesis que han ocurrido durante la vida de la estrella. Las reacciones que originan los elementos más pesados se ordenan de acuerdo a la temperatura. Los aumentos de temperatura ocurrieron alternándose con contracciones gravitatorias. El centro de la supergigante que explotará como supernova está compuesto por una mezcla de núcleos de Fe y otros núcleos con números atómicos entre 50 y 60. Estos son los elementos con mayor energía de ligadura. Por lo tanto no se puede extraer más energía de ellos. Cualquier cambio nuclear ulterior con estos elementos, tanto si es fusión para dar elementos más complicados como si es fisión para dar núcleos menos complicados, no liberará energía sino que la absorberá. El núcleo estelar de hierro crece, luchando contra la contracción gravitatoria gracias a la presión de los electrones degenerados. Pero al describir las enanas blancas vimos que hay un limite para esto: cuando la masa del núcleo ha alcanzado el límite de Chandrasekhar (1,4 M0), la presión de los electrones no alcanza para evitar la contracción y la estrella colapsa. En ese momento, todos los productos del proceso de nucleosíntesis se han aniquilado, el gas está formado ahora por neutrones, protones y electrones libres. Pero éstos últimos experimentan un gran aumento de energía al comprimirse, su energía se hace mayor que la necesaria para transformar un protón en neutrón y así son absorbidos por los protones. Privado de la componente más significativa de presión, el núcleo estelar colapsa a un ritmo acelerado. La distancia entre neutrones es ahora muy pequeña (del tamaño del núcleo atómico, -fermi) y la estrella se ha transformado en una estrella de neutrones. Desde el inicio del colapso se requieren sólo unos pocos minutos para alcanza este estado. Al comenzar el colapso del núcleo, las capas exteriores de la estrella, donde están ocurriendo algunas reacciones nucleares, caen arrastra das por él. Los gases se comprimen rápidamente y aumentan su temperatura. La velocidad de las reacciones nucleares aumenta notablemente, la gran cantidad de energía producida origina inestabilidades y, finalmente, la explosión de las capas exteriores.
Las supernovas de tipo 1 son parte de un sistema binario formado por una supergigante roja y una enana blanca, como el que da origen a las no vas. Sin embargo en este caso la masa de alguna de las componentes o d ambas es mayor que en el caso de la nova. En esta situación, la enana blanca puede ganar más masa y superar el límite de Chandrasekhar. Entonces sufre un colapso y comprime muy fuertemente los núcleos de carbono y oxígeno en su interior, creando las condiciones para una fusión con tal liberación de energía que su resultado es una explosión de supernova. Probablemente éste fue el caso de las supernovas de Tycho y Kepler ya que en ninguno de los dos casos se ha detectado estrellas de neutrones en las posiciones correspondientes.
Incluso mucho tiempo después de la explosión las supernovas se revelar por sus efectos sobre el medio interestelar. El remanente joven de la supernova aparece como una gran burbuja que emite radiación en todo el espectro y se expande a una velocidad de 10.000 km/seg. A medida que lo hace empuja al gas interestelar y se va frenando. Después de unos cientos de años la cáscara se enfría y el remanente se desintegra en el medio circundante Los remanentes son antigüedades astronómicas muy valiosas, capaces d revelar información sobre la explosión, la evolución posterior y la estructura y composición del medio interestelar.
Las supernovas son uno de los contribuyentes más importantes a la evolución de la materia galáctica. No sólo transmiten al medio interestelar energía térmica y cinética sino que también la enriquecen con elementos pesados de la nucleosíntesis estelar. El interés por las supernovas de los astrónomos interesados en la evolución estelar y el medio interestelar ha aumentado notablemente, dado que se piensa que podrían ser el detonante del proceso de formación de nuevas estrellas.
La última observación de una explosión de supernova ocurrió en 1987 en la Gran Nube de Magallanes. Miles de investigadores renovaron su interés y en los últimos años se han realizado importantísimos avances en nuestra comprensión de estos fenómenos. Esta supernova ha proporcionado la posibilidad de realizar la medición de distancia más precisa que se haya hecho para un objeto fuera de nuestra galaxia. El remanente de SN 1987A (como se denomina) está a 1,60 x 105 años luz, con una certeza de ±5%. Un anillo hecho del material eyectado por el progenitor de la supernova en su fase de supergigante, ya rodeaba a la estrella unos 5.000 años antes de la explosión, pero sólo se hizo visible cuando se calentó hasta unos 20.000 0K como consecuencia de la misma. Si ese anillo fuera perpendicular a la línea de la visión, se hubiera iluminado todo a la vez. Sin embargo, como está inclinado unos 450 respecto de esta posición, distintas partes se encuentran a distancias diferentes de nosotros.
La parte más cercana pareció encenderse tres meses después de la explosión, mientras que la más lejana permaneció oscura cerca de un año más. Esta diferencia indica que el diámetro del anillo es de 1,3 x 1013 km. La medición del diámetro angular fue realizada por la estación orbital Hubble y es de 1,66 segundos de arco.
Esencialmente, toda la energía cinética del núcleo que colapsa se convierte en una onda de choque que, al encontrar las capas exteriores que están colapsando, las hace rebotar y cambiar de dirección. Este proceso se ve favorecido por la gran cantidad de neutrinos emitidos por la estrella de neutrones que se está creando.
La luz puede ser emitida sólo cuando la onda llega a la capa más externa. En SN 1987A, la onda de choque demoró dos horas en atravesar toda la estrella. Los pocos (pero muy preciados) neutrinos detectados poseían características acordes con las predicciones teóricas —sus cantidades, energías y el intervalo de tiempo en que llegaron a la Tierra—, lo cual aumenta la credibilidad en los modelos.
El 99% de la energía liberada llega de esta forma, en los neutrinos que pueden escapar de la estrella mucho más rápido que los fotones de luz. Estas observaciones permiten abrigar esperanzas de observar más eventos de supernova en la medida en que mejoren los detectores de neutrinos. Se estima que los mismos ocurren cada 10 o 100 años, especialmente en las regiones centrales de nuestra galaxia, pero permanecen ocultos por el material interestelar que opaca la luz.
Si las predicciones teóricas respecto de los neutrinos de supernovas son tan precisas, ¿por qué hay una discrepancia tan grande entre las observaciones y las predicciones respecto de los neutrinos solares? Tal vez, más observaciones de supernovas ayuden a resolver este problema.
miércoles, 13 de febrero de 2013
ESTRELLAS MORIBUNDAS: ENANAS BLANCAS
ESTRELLAS MORIBUNDAS: Enanas blancas
Cuando la estrella agota su combustible no tiene con qué luchar contra la contracción gravitatoria, por lo que entra en colapso y se convierte en enana blanca. Sin embargo, la compresión que puede sufrir la materia tiene un limite dado por el llamado principio de exclusión de Pauli.
Las altas densidades observadas en las enanas blancas son difíciles de encontrar en otros cuerpos celestes o en la Tierra. En verdad, la posibilidad de existencia de materia más densa que la observada en el sistema solar no fue considerada hasta que se desarrolló la mecánica cuántica. La comprensión de la naturaleza atómica de la materia permitió considerar la existencia de materia degenerada, mucho más concentrada que la materia ordinaria.
El Sol tiene una densidad promedio semejante a la del agua: cerca de 1 gr/cm3 y se comporta como un gas, con sus partículas moviéndose libremente. El H en su interior, a una temperatura de 15 millones de grados, está en su mayoría ionizado. Los electrones se han separado de sus núcleos y la alta temperatura reinante les impide acercarse a ellos.
Como consecuencia, 1 cm3 de materia solar ordinaria es esencialmente vacío. Los protones y electrones pueden moverse libremente casi sin chocar entre sí.
En una enana blanca en cambio, una masa como la del Sol puede estar comprimida en un volumen no mayor que el de la Tierra. La densidad asciende a 1.000 kg/cm3. Aun cuando la temperatura ha disminuido por debajo de la temperatura de ionización, los átomos permanecen disociados por la enorme presión de la gravedad.
Las fuerzas gravitatorias actuantes en un cuerpo celeste masivo pueden comprimir su materia hasta un estado de degeneración electrónica y no más, ya que el principio de exclusión impide a dos electrones ocupar el mismo nivel de energía. Este efecto cuántico se llama presión de degeneración electrónica y es el limite que impone la mecánica cuántica a la compresión de un gas de electrones. Esto es lo que ha sucedido en las enanas blancas. Su interior es “frío” (aunque la
Las enanas blancas se descubrieron en 1910, aunque entonces no se entendían. Su temperatura superficial es muy alta y su luminosidad anormalmente baja. Esto sólo podía explicarse si su radio era muy pequeño, comparable al radio de la Tierra (recordemos la ley de Stefan: L oc R2T4). temperatura puede alcanzar hasta un millón de grados) en el sentido de que para mantener a la estrella en equilibrio, las fuerzas autogravítantes no están compensadas por movimientos térmicos como sucede en las estrellas de secuencia principal, sino por la presión ejercida por los electrones degenerados que llegan al limite de compresión. El interior de una enana blanca no está en estado gaseoso sino que es como mi cristal gigante que se enfría lentamente. Las partículas están superpuestas y ya casi no hay espacios vacíos entre ellas. Por lo tanto, su posición y velocidad están determinadas cuánticamente. El principio de exclusión impide que dos partículas ocupen el mismo estado de energía y mientras en un gas ordinario quedan niveles de energía libre (no ocupados por ninguna partícula), los electrones de un gas degenerado ocupan todas las posiciones cuánticamente admisibles.
S. Chandrasekhar (nacido en 1910) fue quien elaboró la teoría de una esfera de gas degenerado y este trabajo le valió el Premio Nobel de Física de 1983. Contrariamente a lo que podría suponerse, cuanto más grande es la masa de una enana blanca, menor es su radio. Esto resulta de la necesidad de una presión del gas suficiente para balancear la presión gravitatoria. La masa y el tamaño de una enana blanca están fijos por la composición de la estrella. Los cálculos teóricos indican que si está compuesta esencialmente de H tendrá una masa máxima posible de 5,5 M0. Pero si contiene elementos más pesados llegará sólo a 1,4 M0. Estos valores se conocen como limites deChartdrasekhar. Una estrella más masiva perdería masa o sufriría una catástrofe antes de transformarse en enana blanca.
Actualmente sólo se han identificado algunos cientos de enanas blancas. Como tienen baja luminosidad intrínseca, sólo pueden observarse aquellas cercanas al sistema solar. Los modelos indican que son la fase evolutiva final de las estrellas de poca masa y, en ese caso, el 10% de las estrellas de nuestra galaxia deberían ser enanas blancas.
Aunque la temperatura central de una enana blanca es menor al millón de grados (compárese con los 15 millones de grados del Sol) su atmósfera es, por lo general, más caliente que la de una estrella de secuencia principal. Los electrones degenerados juegan también un rol muy importante en la determinación de la estructura térmica de la estrella. Esta función es semejante a la de los electrones exteriores de los átomos en los metales ordinarios:
SU capacidad para moverse libremente es responsable de la capacidad de los metales para conducir calor eficientemente. De la misma forma, los electrones degenerados son excelentes conductores de calor en las enanas blancas. En consecuencia, estas estrellas tienen casi la misma temperatura en todo su volumen, son casi isotérmicas. Cerca de la superficie la presión es suficientemente baja y los electrones no están degenerados, entonces las propiedades de la materia son más normales. La temperatura superficial es de unos 10.000°K.
Los espectros de las enanas blancas presentan la sorprendente característica de tener líneas correspondientes a un único elemento. Cerca de 80% de las enanas blancas observadas muestran en sus espectros sólo líneas de absorción de hidrógeno; la mayoría de las restantes tiene sólo líneas de He. El ciclo de contracciones gravitatorias impuestas por su propia evolución, ha purificado las capas exteriores de las enanas blancas más allá de la estratificación observada en las estrellas normales. De la misma forma en que los espectros de las estrellas ordinarias se clasifican en B, A, E y G de acuerdo a su temperatura superficial, los de las enanas blancas se dividen en DB, DA, DF Y DG (D indica dwarf :en inglés enana), correspondientes a temperaturas de 100.000 a 4.000 0K. Las más calientes consumen energía a velocidades tan grandes y evolucionan tan rápidamente que esto nos da la posibilidad de observar a estas estrellas envejecer en el transcurso de unos pocos años.
La evolución de las enanas blancas se ha estudiado intensamente en los últimos años y el modelo aceptado actualmente postula que cerca de 10 millones de años después de su formación, la luminosidad de una enana blanca se ha debilitado hasta un décimo de la solar y su temperatura superficial ha disminuido hasta los 30.000 °K.
La teoría sugiere que a una enana blanca le lleva cerca de mil millones de años enfriarse hasta transformarse en una tibia esfera de gas degenerado. Los cálculos indican que en esta etapa la estrella sufre un último cambio importante: comienza a cristalizarse. A través de su evolución hasta este punto permaneció en estado gaseoso.
A medida que se enfría cada ion del gas comienza a sentir fuerzas eléctricas con sus vecinos, produciendo una fase líquida en la materia. Mientras estas fuerzas comienzan a dominar a mayores distancias, más y más núcleos se unen y forman un cristal. Dicho proceso se debe a la disminución de la temperatura, pero es ayudado por la alta presión que comprime a los núcleos.
Este cambio de estado tiene un efecto importante en las etapas finales de evolución de la estrella. Primero el cambio de liquido a sólido libera energía, pero una vez que se ha cristalizado una fracción importante de su interior, la enana blanca se enfría rápidamente. Como el tiempo necesario para que una enana blanca llegue a la etapa de cristalización se calcula semejante a la edad de nuestra galaxia, se puede estimar la época inicial de formación de estrellas en la Vía Láctea observando las enanas blancas más frías.
Fuente Consultada:Notas Celestes de Carmen Nuñezmartes, 12 de febrero de 2013
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