Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:
Hace unos días se ha anunciado un descubrimiento espectacular,
y todo como consecuencia de esa maravilla que es la detección de ondas
gravitacionales
El hecho, en pocas palabras es así:
“La fusión de estas dos estrellas de neutrones ha permitido
por vez primera asociar correctamente la detección de ondas gravitacionales con
los estallidos de rayos gamma, confirmando así diversas teorías científicas que
han estado bajo discusión durante años”
Tantos años sin saber el porqué de esos estallidos de rayos
gamma, cientos de teorías sobre su posible origen, y mira por donde, la
posibilidad de recibir señales totalmente diferentes a las electromagnéticas
nos permite confirmar unas teorías científicas y descartar otras
Las ondas gravitacionales son una manera totalmente distinta
de observar el Universo, es como tener un nuevo sentido…….disfrutemos de esta
nueva posibilidad que la ciencia nos brinda
A lo largo de la historia, los humanos se han valido de
diferentes formas de luz (ondas electromagnéticas) para observar el universo.
Hoy en día, nos encontramos a las puertas de una nueva frontera en astronomía:
la astronomía de ondas gravitacionales. Las ondas gravitacionales transportan
información acerca del movimiento de los objetos en el universo. Puesto que el
universo ya era transparente a la gravedad momentos después del Big Bang y
mucho antes de serlo a la luz, las ondas gravitacionales nos permitirán
observar la historia del universo hasta instantes mucho más remotos. Y dado que
las ondas gravitacionales no se absorben o se reflejan en la materia del resto
del universo, podremos “ver a través” de los objetos que se encuentren entre la
Tierra y la fuente de ondas gravitacionales. Pero, sobre todo, las ondas
gravitacionales contienen la promesa de lo desconocido. Cada vez que los
humanos hemos mirado al cosmos con nuevos “ojos” hemos descubierto algo inesperado
que ha revolucionado la forma en la que vemos el universo y nuestro lugar en
él. Hoy en día, con el detector estadounidense de ondas gravitacionales (LIGO)
y sus homólogos internacionales, nos estamos preparando para mirar el universo
con un nuevo par de ojos que no dependen de la luz
La estructura de este post es la siguiente:
-En primer lugar, explicar este impactante descubrimiento,
vía lo más interesante que he encontrado en Internet
-Después, divulgar lo que son las ondas gravitacionales,
introduciendo, de paso, el LIGO, el detector USA de ondas gravitacionales
-En último lugar, subrayar los posts que he dedicado a las
ondas gravitacionales
Descubrimiento: La
atracción fatal de dos estrellas resuelve un misterio cósmico
La muerte de las estrellas es un proceso lento ante nuestros
humanos ojos. Pero puede ser tremendamente rápido y violento en términos
cósmicos. Sobre todo en el caso de las más grandes. La ley de vida de los
astros con una masa algo inferior a la de un Sol y medio suele depararles una
muerte en forma de agujero negro o estrella de neutrones. Son sus particulares
fósiles, tras agotar todo su combustible (pensemos que una estrella es como
millones de bombas de hidrógeno). Y una de esas muertes acaba de resolver un
misterio.
Numerosos factores terrestres causan constantes y minúsculos cambios en la longitud relativa de los brazos de LIGO. Estas omnipresentes señales terrestres se consideran ruido (y de hecho suenan como un sonido estático si la señal se envía a un altavoz). En lenguaje científico se define el ruido como aquella señal espuria que el detector registra de forma no deseada. En este caso, LIGO trata de medir el cambio en la longitud de sus brazos causado por una onda gravitacional y no por los incesantes pequeños movimientos de los componentes de LIGO provocados por el ambiente. Para ayudar a minimizar los efectos locales en el detector, LIGO ha realizado muchas mejoras sobre el diseño de un interferómetro básico (además de requerir que los dos detectores detecten la misma señal dentro del tiempo que tarda la luz en viajar entre ellos). - See more at:
Hay enormes estrellas que viven rápido. Mueren jóvenes. Y
dejan un bonito cadáver en supernova y agujero negro. La muerte de las
estrellas es uno de los procesos astronómicamente más bellos e interesantes
científicamente. Algunas nos sirven para comprender la formación de lo que
compone el universo. | Vídeo: M.V.
Dos de estas estrellas de neutrones se encontraron hace más
de 130 millones de años en galaxia NGC 4993. Como son objetos con mucha masa,
más que la de todo nuestro Sol compactada en el diámetro de una ciudad como
Madrid, irremediablemente se atraen. Pero no de golpe y en línea recta. Inician
una danza cada vez más frenética, rotando la una respecto a la otra. El baile
termina en beso. Y el beso en fusión y
estallido. Y
el estallido, en ondas gravitacionales que nos llegaron en 2017 a
la Tierra, con 130 años de retraso. Aquel affaire galáctico
fue bautizado con el nombre de GW170817, que no es sino la fecha de
aniversario de su infeliz encuentro. La metáfora romántica aplica hasta que
entran en juego chorros de materia y rayos gamma que acaban de ser confirmados
por un equipo con participación del IAA-CSIC.
“Orbitaban como si fueran la Luna y la Tierra, pero tan
compactas y masivas que terminaron chocando”, explica el astrónomo Benito
Marcote a El Independiente por videoconferencia
desde Holanda. “En ese choque se lanza un chorro de material”, que han podido
observar tras compilar los datos de una treintena de observatorios en el
Insituto JIVE, donde trabaja este cántabro.
Es lo que conocemos como explosiones de supernova o kilonova
-este fue el caso-. Las estrellas de neutrones, como su nombre indica, están
hechas sobre todo de neutrones (partículas elementales sin carga que en la
materia cotidiana están en el núcleo del átomo). Pero tras la explosión “se
forman átomos, moléculas… a medida que se va enfriando y alejando y eso produce
mucha luz, por la formación de los primeros elementos, hidrógeno, helio y hasta
oro”.
Ahí es donde residía parte del misterio. De cataclismos cósmicos
como este, nos llegan los estremecimientos del universo en forma de ondas
gravitacionales, deformaciones del tejido espacio-tiempo que desde hace poco
somos capaces de captar tímidamente en la Tierra. En teoría, además de sentir
esos choques, como quien siente un terremoto, deberíamos ver destellos, bien en
el espectro visible, bien –sobre todo– como explosiones de rayos gamma, las más
energéticas del universo.
Porque, lo paradójico, es que en ocasiones detectamos unas
ráfagas con cierto patrón de estos rayos, pero hasta ahora éramos incapaces de
determinar de dónde venían. Algo parecido a las señales de radio que dieron
durante décadas quebraderos de cabeza a los astrónomos, hasta
que llegó Jocelyn Bell.
El detalle de las primeras imágenes permitiría ver a alguien
andando sobre la Luna. Pero no aparecieron los chorros esperados.
En agosto de 2017, una treintena de radiotelescopios pudieron
confirmar (una vez dado el chivatazo por las ondas
gravitacionales) que algo brillante se detectaba en la galaxia NGC 4993. Pero
no conseguían detectar un chorro de materia y rayos gamma. Observaron que el
brillo, en forma de ondas de radio, continuaba más de 100 días después del
evento detectado en agosto. Y que forma de capullo de insecto. Había algo, pero
mucho más débil de lo esperado”, aclara Marcote. Misterio servido. Caso no
cerrado. Porque desde hace décadas, la astronomía no consigue explicar por qué
de vez en cuando se detectan unas ráfagas de rayos gamma, los destellos más
energéticos del universo. Esta kilonova era la ocasión perfecta para demostrar
que venían de eventos en estrellas de neutrones
Los datos de todos estos telescopios se enviaron al
instituto JIVE en los Países Bajos, donde se combinaron para producir las
imágenes finales, que alcanzaron un nivel de detalle tan grande como para
distinguir a una persona caminando sobre la superficie de la Luna.
Ahora, las observaciones combinadas de radiotelescopios de Europa, África, Asia, Oceanía y América han dado por fin con la existencia de un chorro de materia, que había surgido como resultado de la fusión y se desplaza a una velocidad cercana a la de la luz.
Ahora, las observaciones combinadas de radiotelescopios de Europa, África, Asia, Oceanía y América han dado por fin con la existencia de un chorro de materia, que había surgido como resultado de la fusión y se desplaza a una velocidad cercana a la de la luz.
Los resultados los publica esta semana en la revista Science un equipo internacional de astrónomos,
liderado por el investigador Giancarlo Ghirlanda desde el Instituto Nacional de
Astrofísica (INAF, Italia) y con una importante contribución española: Benito
Marcote del instituto JIVE (Países Bajos), Iván
Agudo y Miguel Pérez-Torres del Instituto de Astrofísica de
Andalucía (IAA-CSIC) y Javier Moldón del Jodrell Bank Centre for Astrophysics
(Reino Unido).
“La fusión de estas dos estrellas de neutrones ha permitido
por vez primera asociar correctamente la detección de ondas gravitacionales
con los estallidos de rayos gamma, confirmando así diversas teorías
científicas que han estado bajo discusión durante años”, añade desde el
IAA-CSIC, quien participó en el estudio.
Ocurría que “no apuntaba hacia nosotros, por eso lo vimos
muy débil”, señala Marcote. “Primero vimos la kilonova y luego se produjeron
dos chorros de materia que atravesaron la envoltura”. Su colega Ghirlanda
explica desde Italia que esperaban que “parte de este material.
El chorro mostraba tanta energía como la de todas las
estrellas de nuestra galaxia en un año.
“Comparando las imágenes teóricas y las reales, encontramos
que únicamente la posibilidad del chorro era compatible con el objeto
observado”, explica Om Sharan Salafia, del INAF. El equipo también determinó
que este chorro mostraba tanta energía como la producida por todas las
estrellas de nuestra galaxia durante un año entero.
Recreación del chorro observado atravesando la membrana
dejada tras la colisión de estrellas de neutrones BEABUDAI
¿Qué cadáver dejaron las estrellas danzantes?
La fatal atracción de las estrellas hubo de dejar algún
resto fósil. ¿Un agujero negro? ¿Otra estrella de neutrones? “Hasta dentro de
años no se podrá saber qué queda de la explosión. Cada modelo dice una cosa”,
teoriza Marcote. “Es la única colisión conocida de estrellas de neutrones”.
“Los resultados obtenidos también sugieren que más del 10%
de estas fusiones deberían producir chorros que atraviesen la envoltura inicial
y por tanto podría ser observados”, apunta Benito Marcote (JIVE). Según los
investigadores, este tipo de observaciones nos permitirá clarificar los
procesos que tienen lugar en uno de los eventos más poderosos que ocurren en el
universo.
INTRODUCCIÓN A LIGO Y A LAS ONDAS GRAVITACIONALES
INTRODUCCIÓN
A lo largo de la historia, los humanos se han valido de
diferentes formas de luz (ondas electromagnéticas) para observar el universo. Hoy
en día, nos encontramos a las puertas de una nueva frontera en astronomía: la
astronomía de ondas gravitacionales. Las ondas gravitacionales transportan
información acerca del movimiento de los objetos en el universo. Puesto que el
universo ya era transparente a la gravedad momentos después del Big Bang y
mucho antes de serlo a la luz, las ondas gravitacionales nos permitirán
observar la historia del universo hasta instantes mucho más remotos. Y dado que
las ondas gravitacionales no se absorben o se reflejan en la materia del resto
del universo, podremos “ver a través” de los objetos que se encuentren entre la
Tierra y la fuente de ondas gravitacionales. Pero, sobre todo, las ondas
gravitacionales contienen la promesa de lo desconocido. Cada vez que los humanos
hemos mirado al cosmos con nuevos “ojos” hemos descubierto algo inesperado que
ha revolucionado la forma en la que vemos el universo y nuestro lugar en él.
Hoy en día, con el detector estadounidense de ondas gravitacionales (LIGO) y
sus homólogos internacionales, nos estamos preparando para mirar el universo
con un nuevo par de ojos que no dependen de la luz.- See more at:
DETECCIÓN DE ONDAS GRAVITACIONALES
Las ondas gravitacionales interaccionan con la materia
comprimiendo los objetos en una dirección y estirándolos en la dirección
perpendicular. Por tanto, los más modernos detectores de ondas
gravitacionales tienen forma de L y miden las longitudes relativas de sus
brazos por medio de la interferometría, que observa los patrones de
interferencia producidos al combinar dos fuentes de luz. Dos de estos
interferómetros están en los Estados Unidos - uno en Hanford, Washington, y
otro en Livingston, Louisiana - y se llaman LIGO (siglas en inglés de
Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser). LIGO es
el mayor de los detectores de ondas gravitacionales, con sus brazos de 4 km de
longitud (un poco menos de 2.5 millas); Otros detectores son VIRGO en
Italia, GEO en Alemania y TAMA en
Japón. - See more at:
USO DE MÚLTIPLES DETECTORES
Se necesitan múltiples interferómetros para detectar y
ubicar las fuentes de ondas gravitacionales (excepto las señales continuas) con
confianza, dado que no se pueden realizar observaciones direccionales con un
único detector como LIGO, que es sensible a grandes porciones del firmamento al
mismo tiempo. Las ondas gravitacionales viajan a una velocidad finita,
que se supone que es la velocidad de la luz. Esto provoca un retraso (de
unos 10 milisegundos) en la detección entre los dos detectores de LIGO.
Utilizando este retraso y el retraso entre LIGO y sus socios internacionales se
puede ayudar a encontrar la ubicación exacta de la fuente de ondas
gravitacionales en el firmamento. El uso de múltiples detectores también
puede ayudar a distinguir candidatos a ondas gravitacionales causados por
fuentes locales, como árboles que caen en el bosque o incluso un técnico al que
se le cae un martillo en el emplazamiento del detector. Claramente,
estos acontecimientos no son ondas gravitacionales, pero puede que se parezcan
mucho a ellas. Si un candidato a onda gravitacional se observa en un
detector pero no en los otros dentro del tiempo que tarda la luz en viajar de
uno a otro, el candidato se rechaza. - See more at:
UN INTERFERÓMETRO
Para medir la longitud relativa de los brazos, un haz de luz
láser es separado en dos en la intersección de los dos brazos. La mitad
de la luz del láser se transmite a un brazo mientras que la segunda mitad se
desvía al segundo brazo. Cerca del divisor de rayos y al final de cada
brazo se encuentran los espejos suspendidos como péndulos. La luz láser dentro
de cada brazo rebota una y otra vez en los espejos y, finalmente, regresa a la
intersección, donde interfiere con la luz del otro brazo. Si las
longitudes de los brazos no han cambiado, entonces las ondas de luz, al
combinarse, deberían restarse completamente (interferencia destructiva) y no se
observará nada de luz en la salida del detector. Por el contrario, si
una onda gravitacional estirara un brazo y comprimiera el otro ligeramente (más
o menos 1/1000 del diámetro de un protón), los dos haces de luz no se restarían
completamente el uno del otro, produciendo patrones de luz en la salida del
detector. Codificada en estos patrones de luz se encuentra la información
del cambio relativo de longitud entre los dos brazos, que a su vez nos informa
sobre lo que produjo las ondas gravitacionales.
Numerosos factores terrestres causan constantes y minúsculos cambios en la longitud relativa de los brazos de LIGO. Estas omnipresentes señales terrestres se consideran ruido (y de hecho suenan como un sonido estático si la señal se envía a un altavoz). En lenguaje científico se define el ruido como aquella señal espuria que el detector registra de forma no deseada. En este caso, LIGO trata de medir el cambio en la longitud de sus brazos causado por una onda gravitacional y no por los incesantes pequeños movimientos de los componentes de LIGO provocados por el ambiente. Para ayudar a minimizar los efectos locales en el detector, LIGO ha realizado muchas mejoras sobre el diseño de un interferómetro básico (además de requerir que los dos detectores detecten la misma señal dentro del tiempo que tarda la luz en viajar entre ellos). - See more at:
EL INTERFERÓMETRO LIGO
Una mejora es la colocación de los componentes ópticos de
LIGO en el vacío. En principio, esto evita que las corrientes de aire perturben
los espejos (incluso en un sistema bien aislado y cerrado, las diferencias de
temperatura a lo largo de los brazos del detector pueden provocar vientos) pero
fundamentalmente el vació asegura que la luz láser pueda viajar a través de una
línea recta en los brazos. Leves cambios de temperatura en el brazo provocan
que la luz se curve debido a la dependencia del índice de refracción (una
medida de cuánto se curva la luz cuando atraviesa un medio) con la temperatura.
Incluso una pequeña desviación de la luz en los brazos provoca que el láser
choque contra las paredes del tubo, que tiene un diámetro de aproximadamente
1.2 metros en sus 4,000 metros de longitud. LIGO es el mayor sistema de vacío
sostenido del mundo (8 veces el vacío del espacio), y mantiene 300,000 pies
cúbicos (aproximadamente 8,500 metros cúbicos) a una presión de una billonésima
de la atmósfera terrestre.
Otra mejora son los sistemas internos y externos de aislamiento sísmico de LIGO. En el interior se encuentran unos imanes minúsculos sujetos al dorso de cada espejo. Las posiciones de estos imanes se detectan por las sombras que producen cuando se iluminan con fuentes de luz LED. Si los espejos se mueven demasiado, un electroimán crea un campo magnético en contra que empuja o tira de los imanes hasta colocar el espejo de vuelta en su posición. Este método no sólo contrarresta el movimiento de los espejos debido a vibraciones locales, sino que también contrarresta la fuerza de marea que el sol y la luna ejercen sobre los espejos, de forma similar a como afectan al agua del océano. En el exterior se encuentran los sistemas hidráulicos que contrarrestan las vibraciones de la superficie terrestre (medidas por los sismómetros cercanos) antes de que provoquen vibraciones en los componentes internos de LIGO. - See more at:http://www.ligo.org/sp/science/GW-Enhance.php#sthash.fXAsvSc3.dpuf
Otra mejora son los sistemas internos y externos de aislamiento sísmico de LIGO. En el interior se encuentran unos imanes minúsculos sujetos al dorso de cada espejo. Las posiciones de estos imanes se detectan por las sombras que producen cuando se iluminan con fuentes de luz LED. Si los espejos se mueven demasiado, un electroimán crea un campo magnético en contra que empuja o tira de los imanes hasta colocar el espejo de vuelta en su posición. Este método no sólo contrarresta el movimiento de los espejos debido a vibraciones locales, sino que también contrarresta la fuerza de marea que el sol y la luna ejercen sobre los espejos, de forma similar a como afectan al agua del océano. En el exterior se encuentran los sistemas hidráulicos que contrarrestan las vibraciones de la superficie terrestre (medidas por los sismómetros cercanos) antes de que provoquen vibraciones en los componentes internos de LIGO. - See more at:http://www.ligo.org/sp/science/GW-Enhance.php#sthash.fXAsvSc3.dpuf
EL POTENCIAL DE LAS ONDAS GRAVITACIONALES
Las ondas gravitacionales marcarán el inicio de una nueva
era en astronomía. La mayor parte de la astronomía en el pasado se ha
basado en distintas formas de radiación electromagnética (luz visible, ondas de
radio, rayos X, etc.), pero las ondas electromagnéticas se reflejan y son
absorbidas muy fácilmente por la materia existente entre la fuente y nosotros.
Incluso la luz que se observa proveniente del firmamento normalmente ha sido
transformada en su viaje hasta nosotros. Por ejemplo, cuando la luz
atraviesa nubes de gas o la atmósfera de la Tierra, algunos de sus componentes
son absorbidos y no pueden ser observados.
Las ondas gravitacionales transformarán la astronomía porque el universo es casi transparente a ellas: la materia y los campos gravitacionales ni absorben ni reflejan las ondas gravitacionales de forma significativa. Los humanos seremos capaces de observar objetos astrofísicos que de otro modo habrían permanecido ocultos, así como los mecanismos internos de fenómenos que no producen luz. Por ejemplo, si las ondas gravitacionales estocásticas realmente provienen de los primeros instantes después del Big Bang, entonces no solamente observaremos el universo hasta instantes mucho más remotos que los conocidos hasta ahora, sino que estaremos viendo esas señales exactamente como eran en el momento en el que fueron originalmente producidas.
La física que dio lugar a la creación de las ondas gravitacionales está codificada en la misma onda. Para extraer esa información, los detectores de ondas gravitacionales operarán del mismo modo que una antena de radio - exactamente igual que las antenas extraen la música codificada en las ondas de radio que reciben, LIGO recibirá ondas gravitacionales que, al ser descodificadas, permitirán extraer información acerca de su origen físico. En este sentido, LIGO realmente es un observatorio, incluso aunque no albergue un telescopio tradicional. Sin embargo, el análisis de datos que se requiere para buscar ondas gravitacionales es mucho más minucioso que el que se asocia a los telescopios ópticos tradicionales, así que, probablemente, la detección de ondas gravitacionales en tiempo real no será posible. Por ello, LIGO crea un registro de los datos del detector. Esto supone una ventaja cuando se coopera con observatorios tradicionales, porque LIGO tiene una 'tecla de rebobinado' que los telescopios no poseen. Si se piensa en una supernova que sólo se observa después del comienzo de la explosion, los investigadores de LIGO pueden recuperar los datos pasados y buscar ondas gravitacionales en los instantes próximos al tiempo de comienzo de la supernova.
La astronomía de ondas gravitacionales ayudará a explorar algunas de las grandes cuestiones de la física: ¿Cómo se forman los agujeros negros? ¿Es la relatividad general la descripción correcta de la gravedad? ¿Cómo se comporta la materia bajo las condiciones extremas de temperatura y presión de las estrellas de neutrones y las supernovas? - See more at:
Las ondas gravitacionales transformarán la astronomía porque el universo es casi transparente a ellas: la materia y los campos gravitacionales ni absorben ni reflejan las ondas gravitacionales de forma significativa. Los humanos seremos capaces de observar objetos astrofísicos que de otro modo habrían permanecido ocultos, así como los mecanismos internos de fenómenos que no producen luz. Por ejemplo, si las ondas gravitacionales estocásticas realmente provienen de los primeros instantes después del Big Bang, entonces no solamente observaremos el universo hasta instantes mucho más remotos que los conocidos hasta ahora, sino que estaremos viendo esas señales exactamente como eran en el momento en el que fueron originalmente producidas.
La física que dio lugar a la creación de las ondas gravitacionales está codificada en la misma onda. Para extraer esa información, los detectores de ondas gravitacionales operarán del mismo modo que una antena de radio - exactamente igual que las antenas extraen la música codificada en las ondas de radio que reciben, LIGO recibirá ondas gravitacionales que, al ser descodificadas, permitirán extraer información acerca de su origen físico. En este sentido, LIGO realmente es un observatorio, incluso aunque no albergue un telescopio tradicional. Sin embargo, el análisis de datos que se requiere para buscar ondas gravitacionales es mucho más minucioso que el que se asocia a los telescopios ópticos tradicionales, así que, probablemente, la detección de ondas gravitacionales en tiempo real no será posible. Por ello, LIGO crea un registro de los datos del detector. Esto supone una ventaja cuando se coopera con observatorios tradicionales, porque LIGO tiene una 'tecla de rebobinado' que los telescopios no poseen. Si se piensa en una supernova que sólo se observa después del comienzo de la explosion, los investigadores de LIGO pueden recuperar los datos pasados y buscar ondas gravitacionales en los instantes próximos al tiempo de comienzo de la supernova.
La astronomía de ondas gravitacionales ayudará a explorar algunas de las grandes cuestiones de la física: ¿Cómo se forman los agujeros negros? ¿Es la relatividad general la descripción correcta de la gravedad? ¿Cómo se comporta la materia bajo las condiciones extremas de temperatura y presión de las estrellas de neutrones y las supernovas? - See more at:
El fin de las estrellas
El destino de nuestro Sol , dentro de 5.000 millones de
años, será acabar como una “enana blanca”, bolas superdensas de materia nuclear
entremezclada con un mar de electrones
Así acabarán también el 95% de las estrellas de nuestra galaxia
Es una bola de materia que resiste a la presión aplastante
de su propia gravedad gracias al Principio de Exclusión de Pauli
Podemos calcular la mayor masa posible de estas estrellas.
Fue Chandrasekhar en 1930 quien realizó por primera vez ese cálculo, que
utiliza la teoría cuántica y la relatividad
Nunca veremos una enana blanca cuya masa sea mayor que 1,4
veces la masa del Sol
Nuestro punto de partida es : ¿Qué es una estrella?:
El universo visible está compuesto principalmente de
hidrógeno y helio, los dos elementos más sencillos que se formaron en los
primeros minutos tras el Big Bang
Después de alrededor de 500 millones de años de expansión,
el universo se ha enfriado lo suficiente para que las regiones ligeramente más
densas se empezaran a concentrar bajo su propia gravedad
El gas en estas primeras protoestrellas se fue calentando a
medida que se contraían sobre sí mismas (cuando un gas se comprime, se
calienta)
Cuando el gas alcanza temperaturas del orden de los 100.000
grados, los electrones ya no pueden permanecer en órbita alrededor de los
núcleos de hedrógeno y helio, y los átomos se descomponen, dejando un plasma
caliente de núcleos desnudos y electrones
La gravedad gana la partida; los protones se repelerán entre
sí pero, a medida que la contracción gravitatoria continúa, los protones se
mueven cada vez más rápido. Llega un momento, a millones de grados, en el que
los protones se mueven tan deprisa que llegan a aproximarse entre sí lo
suficiente para que la fuerza nuclear débil asuma el mando.
Lo que ocurre en este caso es que un protón se transforma en
neutrón, con la emisión un positrón y un neutrino
Libres de la repulsión eléctrica, el protón y el
neutrón se fusionan bajo el influjo de la fuerza nuclear fuerte para
dar lugar a un deuterón: el proceso libera cantidades enormes de
energía, porque, como sucede también en la formación de una molécula de
hidrógeno, el hecho de enlazar cosas libera energía
Esta fusión neutrón-protón da comienzo a una reacción en
cadena. El propio deuterón está deseoso de fusionarse con un tercer protón para
producir una versión ligera del helio (llamada helio 3) con la emisión de un
fotón
Estos núcleos de helio a continuación se emparejan y se
fusionan para dar lugar a un helio normal (o helio 4) con la emisión de dos
fotones
En cada estadio, la fusión libera cantidades crecientes de
energía
Por si esto no fuera suficiente, el positrón que
se ha emitido al principio de la cadena también se fusiona rápidamente con uno
de los electrones del plasma que lo rodea para producir un par de fotones
Toda esta energía liberada contribuye a la aparición de un
gas caliente de fotones, electrones y núcleos que ejerce una presión hacia el
exterior que se contrapone a la de la materia atraída hacia el interior hasta
llegar a detener la contracción gravitatoria
Esto es una estrella: la fusión nuclear consume combustible
nuclear en el núcleo, y esto genera una presión hacia fuera que estabiliza la
estrella contra la contracción gravitatoria
La cantidad de hidrógeno que se puede consumir como combustible
es limitada
Si la masa de la estrella es suficientemente grande, el
núcleo se calentará hasta temperaturas de 100 millones de grados
Entonces el helio, que se había producido como residuo en la
fase de combustión del hidrógeno, entra en ignición, fusionándose entre sí para
producir carbono y oxígeno, y de nuevo la contracción gravitatoria se detiene
temporalmente
¿Qué sucede cuando se les acaba el helio?: sus electrones se
apiñarán, llegará un momento en que el Principio de Pauli entre en acción y
detenga la contracción.
Este es el destino de las estrellas con masa inferior
a 1,4 masas solares: se convierten en enanas blancas; la gravedad queda frenada
por el Principio de Exclusión de Pauli
Pero para estrellas más masivas, incluso el Principio de
Exclusión de Pauli tiene sus límites
Al mismo tiempo que la estrella se contrae y los electrones
se apiñan, el núcleo se calienta y los electrones se mueven cada vez más rápido
Si la masa de la estrella es suficientemente grande, los
electrones acabarán moviéndose tan rápido que se aproximarán a la velocidad de
la luz, y es entonces cuando sucede algo nuevo
Cuando se acercan a la velocidad de la luz, la presión que
los electrones son capaces de ejercer para resistirse a la gravedad se reduce
hasta tal punto que dejan de estar a la altura de su cometido
Para estrellas con masas superiores a 1,4 veces la del Sol,
los electrones pierden y la gravedad gana
Cunado una estrella masiva implosiona, aún le quedan dos
opciones. Si no es demasiado pesada, seguirá apiñando los protones y los
electrones hasta que también estos puedan fusionarse para producir neutrones
En particular, un protón y un electrón se convierten
espontáneamente en un neutrón con la emisión de un neutrino, de nuevo a través
de la fuerza nuclear débil
De esta manera, la estrella se transforma
inexorablemente en una diminuta bola de neutrones
En palabras del físico ruso Lev Landau, la estrella se
convierte en un núcleo gigantesco
Aún no hemos dicho cómo logran estos neutrones
contrarrestar la gravedad y evitar que continúe la contracción….los
neutrones están sujetos al Principio de Pauli
Y también son capaces de detener la contracción por lo que,
como las enanas blancas, las estrellas de neutrones representan un posible
estadio final en la vida de las estrellas
Solo queda una opción más para las estrellas más masivas del
universo, estrellas en las que incluso los neutrones se mueven a velocidades
cercanas a la de la luz
A estos gigantes les espera el desastre, porque los
neutrones ya no son capaces de generar suficiente presión para resistir la
gravedad
El resultado es un agujero negro, un lugar donde las leyes
de la física tal como las conocemos se vienen abajo
Para entender debidamente el funcionamiento interno de un
agujero negro sería necesaria una teoría cuántica de la gravedad que a día de
hoy no existe
Y ahora, mis humildes contribuciones a la divulgación
de esa nueva maravilla para la ciencia que es la posibilidad de detectar ondas
gravitacionales y el fin de las estrellas
Mensajes amables de fin de semana: la belleza impactante
de disfrutar, por primera vez en la historia, de una película de la colisión de
dos estrellas de neutrones a través de otro sentido distinto "al ojo"
Mi post: Las ondas gravitacionales detectadas por el LIGO
y el VIRGO podrían ser originadas por el choque de dos agujeros gusano, en vez
del de dos agujeros negros...!!!!todo depende del eco!!!!
Mi post: Mensajes amables de fin de semana: primera
detección triple de una onda gravitacional
Mensajes amables de fin de semana: el fin de las
estrellas
Como siempre, he incluido estas reflexiones en mi blog
“Historias del LEAN”:
Que disfrutéis cada hora del fin de semana
Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros
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