miércoles, 29 de septiembre de 2010
jueves, 29 de julio de 2010
Estrellas de luminosidad variable
Este concepto engloba cualquier estrella cuyo brillo, visto desde la Tierra, no es constante. Pueden ser estrellas cuya emisión de luz fluctúa realmente - intrínsexas -, o estrellas cuya luz se ve interrumpida en su trayectoria hacia la Tierra, por otra estrella o una nube de polvo interestelar, llamadas variables extrínsecas.Los cambios en la intensidad luminosa en las variables intrínsecas se deben a pulsaciones en el tamaño de la estrella (variables pulsantes) o a interacciones entre las componentes de una estrella doble. Algunas otras variables intrínsecas no encajan en ninguna de estas dos categorías.
El único tipo frecuente de variable extrínseca es la llamada "binaria eclipsante". Se trata de una estrella doble formada por dos estrellas próximas que pasan periódicamente una por delante de la otra. Algol es el ejemplo más conocido. Las binarias eclipsantes constituyen casi el 20% de las estrellas variables conocidas.
Variables cefeidas
Las cefeidas son parejas orientadas de manera que, periódicamente, se eclipsan una a otra. Probablemente, los ejemplos más conocidos sean las variables cefeidas, cuyas pulsaciones periódicas indicacan su brillo, por lo que constituyen una importante referencia para la medición de distancias en el espacio.Sus periodos de pulsación varían entre un día y unos cuatro meses, y sus variaciones de luminosidad pueden ser de entre un 50 y un 600% entre el máximo y el mínimo. Su nombre proviene de su prototipo o estrella representativa, Delta Cefei.
La relación entre su luminosidad media y el periodo de pulsación fue descubierta en 1912 por Henrietta S. Leavitt, y se conoce como relación periodo-luminosidad. Leavitt encontró que la luminosidad de una cefeida aumenta de manera proporcional a su periodo de pulsación.
Así, los astrónomos pueden determinar la luminosidad intrínseca de una cefeida simplemente midiendo el periodo de pulsación. La luminosidad aparente de una estrella en el cielo depende de su distancia a la Tierra; comparando esta luminosidad con su luminosidad intrínseca se puede determinar la distancia a la que se encuentra. De este modo, las cefeidas pueden utilizarse como indicadores de distancias tanto dentro como fuera de la Vía Láctea.
Existen dos tipos de cefeidas. Las más comunes se llaman cefeidas clásicas y las otras, más viejas y débiles, se conocen como estrellas W Virginis. Los dos tipos poseen distintas relaciones periodo-luminosidad.
Estrellas Binarias
Las estrellas dobles (o binarias) son muy frecuentes. Una estrella doble es una pareja de estrellas que se mantienen unidas por la fuerza de la gravitación y giran en torno a su centro común.Los periodos orbitales, que van desde minutos en el caso de parejas muy cercanas hasta miles de años en el caso de parejas distantes, dependen de la separación entre las estrellas y de sus respectivas masas.
También hay estrellas múltiples, sistemas en que tres o cuatro estrellas giran en trayectorias complejas. Lira parece una estrella doble, pero a través de un telescopio se ve como cada uno de los dos componentes es un sistema binario.
La observación de las órbitas de estrellas dobles es el único método directo que tienen los astrónomos para pesar las estrellas.
En el caso de parejas muy próximas, su atracción gravitatoria puede distorsionar la forma de las estrellas, y es posible que fluya gas de una estrella a otra en un proceso llamado "transferencia de masas".
A través del telescopio se detectean muchas estrellas dobles que parecían simples. Sin embargo, cuando están muy próximas, sólo se detectan si se estudia su luz mediante espectroscopia. Entonces se ven los espectros de dos estrellas, y su movimiento se puede deducir por el efecto Doppler en ambos espectros. Estas parejas se denominan binarias espectroscópicas.
La mayoría de las estrellas que vemos en el cielo son dobles o incluso múltiples. Ocasionalmente, una de las estrellas de un sistema doble puede ocultar a la otra al ser observadas desde la Tierra, lo que da lugar a una binaria eclipsante.
En la mayoría de los casos, se cree que las componentes de un sistema doble se han originado simultáneamente, aunque otras veces, una estrella puede ser capturada por el campo gravitatorio de otra en zonas de gran densidad estelar, como los cúmulos de estrellas, dando lugar al sistema doble.
Tipos de Nebulosas
Uno de los aspectos más notables de las nebulosas es su variedad de formas y estructuras. Gracias a los modernos telescopios y al uso de ordenadores, se han podido elaborar fotos digitales detalladas que, mediante los programas informáticos adecuados, se pueden colorear para obtener imágenes espectaculares.Nebulosas planetarias
Las nebulosas planetarias se parecen a los planetas cuando son observadas a través de un telescopio. En realidad son capas de material desprendidas de una estrella evolucionada de masa media, al pasar de gigante roja a enana blanca.La nebulosa del Anillo, en la constelación de Lira, es una planetaria típica que tiene un periodo de rotación de 132.900 años y una masa de unas 14 veces la masa del Sol. En la Vía Láctea se han descubierto varios miles de planetarias.
Más espectaculares, pero menores en número, son los remanentes de supernovas, cuta representante más significativa es la nebulosa del Cangrejo, en Tauro, que se desvanece a razón de un 0,4% anual. Las nebulosas de este tipo son radiofuentes intensas, a causa de las explosiones que las formaron y losrestos de púlsares en que se convirtieron las estrellas.
Objetos Herbig-Haro
Los objetos Herbig-Haro, que deben su nombre al astrónomo mexicano Guillermo Haro y a al estadounidense G. Herbig, son pequeñas nebulosas muy brillantes que se encuentran dentro de dnubes interestelares muy densasSon, probablemente, el producto de chorros de gas expelidos por estrellas en proceso de formación. Las nubes moleculares son, por su parte, extremadamente grandes, de un ancho de muchos años luz, con un perfil indefinido y una apariencia tenue y neblinosa.
Los objetos Herbig-Haro se pueden estudiar en el infrarrojo. Estos objetos varían de tamaño y brillo en pocos años. Se encuentran en regiones de formación estelar activa. Se cree que estas nebulosas corresponden a flujos de gas de alta velocidad expulsado por estrellas jóvenes al chocar contra nubes interestelares. El estudio de los objetos Herbig-Haro ayuda a comprender los detalles de cómo se forman las estrellas.
Nebulosas
Las nebulosas son estructuras de gas y polvo interestelar. Según sean más o menos densas, son visibles, o no, desde la Tierra.Las nebulosas se puede encontrar en cualquier lugar del espacio interestelar. Antes de la invención del telescopio, el término nebulosa se aplicaba a todos los objetos celestes de apariencia difusa. Como consecuencia de esto, a muchos objetos que ahora sabemos que son cúmulos de estrellas o galaxias se les llamaba nebulosas.
Se han detectado nebulosas en casi todas las galaxias, incluida la nuestra, la Vía Láctea. Dependiendo de la edad de las estrellas asociadas, se pueden clasificar en dos grandes grupos:
1.- Asociadas a estrellas evolucionadas, como las nebulosas planetarias y los remanentes de supernovas.
2.- Asociadas a estrellas muy jóvenes, algunas incluso todavía en proceso de formación, como los objetos Herbig-Haro y las nubes moleculares.
Clasificación de las nebulosas según su luz
Si se atiende al proceso que origina la luz que emiten, las nebulosas se pueden clasificar en:Las nebulosas de emisión, cuya radiación proviene del polvo y los gases ionizados como consecuencia del calentamiento a que se ven sometidas por estrellas cercanas muy calientes. Algunos de los objetos más sorprendentes del cielo, como la nebulosa de Orión, son nebulosas de este tipo.
Las nebulosas de reflexión reflejan y dispersan la luz de estrellas poco calientes de sus cercanías. Las Pléyades de Tauro son un ejemplo de estrellas brillantes en una nebulosa de reflexión.
Las nebulosas oscuras son nubes poco o nada luminosas, que se representan como una mancha oscura, a veces rodeada por un halo de luz. La razón por la que no emiten luz por sí mismas es que las estrellas se encuentran a demasiada distancia para calentar la nube. Una de las más famosas es la nebulosa de la Cabeza de Caballo, en Orión. Toda la franja oscura que se observa en el cielo cuando miramos el disco de nuestra galaxia es una sucesión de nebulosas oscuras.
Cúmulos estelares
Los cúmulos de estrellas se clasifican en dos grupos: cúmulos abiertos, que no poseen forma definida, y cúmulos globulares, que son esféricos o casi esféricos. Los abiertos están formados por unos cientos estrellas jóvenes, mientras que los cúmulos globulares contienen más de mil veces esa cantidad, y generalmente son estrellas muy viejas.
Los cúmulos globulares forman un halo alrededor de nuestra galaxia, la Vía Láctea, mientras que los abiertos se sitúan en los brazos de la espiral.
Los cúmulos abiertos son mucho más numerosos que los globulares: se conocen unos 1.000 en nuestra galaxia mientras que sólo hay 140 globulares.
Cúmulos abiertos
Los dos cúmulos abiertos más conocidos son las Pléyades y las Hiadas, ambos observables a simple vista, en la constelación Tauro. El cúmulo de las Hiadas se encuentra a unos 150 años luz de la Tierra y posee un diámetro de unos 15 años luz. El cúmulo de las Pléyades tiene un diámetro similar, pero está a unos 400 años luz, por lo que se ve más pequeño.Los cúmulos abiertos se forman a partir de nubes de gas y polvo en los brazos de una galaxia espiral. Las regiones más densas se contraen bajo su propia gravedad, dando lugar a estrellas individuales.
La nebulosa de Orión es un ejemplo de una región en la que todavía se están formando estrellas. En el centro de la nebulosa se encuentra un grupo de estrellas viejas, el "Trapecio de Orión". La nebulosa contiene suficiente gas como para formar otros cientos de estrellas del mismo tipo.
Se conoce como "asociación estelar" a una agrupación de estrellas parecida a un cúmulo, pero distribuidas sobre un área mayor. A menudo se encuentran cúmulos abiertos en el interior de una asociación, en zonas donde la densidad del gas a partir del cual se formó la asociación es mayor.
Los miembros de un cúmulo nacen juntos y continúan moviéndose juntos por el espacio. Esto sirve para hallar sus distancias. Midiendo el movimiento de las estrellas a lo largo de la línea de visión y a través de la línea de visión, se pueden calcular las distancias que las separan del Sistema Solar. Esta técnica se conoce como el método del cúmulo móvil.
Cúmulos globulares
Los dos cúmulos globulares más brillantes son Omega Centauri y 47 Tucanae, ambos observables a simple vista desde el hemisferio austral. El cúmulo globular más destacable del hemisferio boreal es M13, en la constelación Hércules, también observable a simple vista.En los cúmulos globulares, la concentración de estrellas en la parte central puede ser 100.000 veces mayor que en la región del espacio ocupada por nosotros, y desde la perspectiva terrestre puede parecer que las estrellas se fusionan entre sí.
Los cúmulos globulares contienen algunas de las estrellas más viejas de la Vía Láctea, con edades de 10.000 millones de años, el doble que el Sol.
La edad de un cúmulo se calcula poniendo sus estrellas en un diagrama de Hertzsprung-Russell. Como la velocidad de evolución de una estrella depende de su masa, el punto en el que la estrella comienza a salirse de la secuencia principal para convertirse en una gigante, muestra la edad del cúmulo.
Los cúmulos globulares se formaron cuando la inmensa nube de polvo y gas que dio lugar a nuestra galaxia se estaba colapsando. Como el Sol está en la zona exterior de la galaxia, la mayoría de los cúmulos se encuentra en una mitad del cielo hacia el centro de la galaxia.
Nuestra Galaxia
Un camino en el cielo
En noches serenas podemos ver una franja blanca que atraviesa el cielo de lado a lado, con muchas estrellas.Son sólo una pequeña parte de nuestros vecinos. Entre todos formamos la Vía Láctea. Los romanos la llamaron "Camino de Leche", que es lo que significa via lactea en latín.
La Vía Láctea es nuestra galaxia
El Sistema Solar está en uno de los brazos de la espiral, a unos 30.000 años luz del centro y unos 20.000 del extremo.La Via Láctea és una galaxia grande, espiral y puede tener unos 100.000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol. En total wide unos 100.000 años luz de diámetro y tiene una masa de más de dos billones de veces la del Sol.
Cada 225 millones de años el Sistema Solar completa un giro alrededor del centro de la galaxia. Se mueve a unos 270 km. por segundo.
No podemos ver el brillante centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y gases fríos, que no dejan pasar la luz. Se cree que contiene un poderoso agujero negro.
La Vía Láctea tiene forma de lente convexa. El núcleo tiene una zona central de forma elíptica y unos 8.000 años luz de diámetro. Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos. A su alrededor hay una nube de hidrógeno, algunas estrellas y cúmulos estelares.
La Vía Láctea forma parte del Grupo Local
Junto con las galaxias de Andrómeda (M31) y del Triángulo (M33), las Nubes de Magallanes (satélites de la Vía Láctea), las galaxias M32 y M110 (satélites de Andrómeda), galaxias y nebulosas más pequeñas y otros sistemas menores, forman un grupo vinculado por la gravedad.En total hay unas 30 galaxias que ocupan un área de unos 4 millones de años luz de diámetro.
Todo el gupo orbita alrededor del gran cúmulo de galaxias de Virgo, a unos 50 millones de años luz.
Tipos de Galaxias
Galaxias elípticas
Galaxias espirales
Galaxias irregulares
domingo, 6 de junio de 2010
El nacimiento de las galaxias
Nacimiento de estrellas
Nacimiento de una estrella
miércoles, 5 de mayo de 2010
jueves, 22 de abril de 2010
Un Nuevo tipo de estrellas: Las estrellas Marrones
Pero, ¿en qué se diferencian entonces las enanas marrones de los planetas? Pues básicamente se diferencian en el proceso de formación.Otros astros, relacionados en parte con los planetas extrasolares, descubiertos recientemente, y en los que ha jugado un importantísimo papel el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) son las estrellas enanas marrones. Estos astros son estrellas con una masa demasiado baja como para que se desarrollen en su interior las reacciones nucleares que caracterizan a las estrellas.
| Una estrella enana marrón se forma a partir de la condensación de una nube de gas. | |
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| Un planeta, por otra parte, se forma a partir del disco que queda tras la formación de una estrella. |
Desde entonces se han identificado numerosos ejemplos más. Una estrella marrón sí que puede observarse directamente (en el infrarrojo), pues su luminosidad intrínseca es bastante mayor que la de un planeta. Las enanas marrones tienen una masa entre 35 y 70 veces la de Júpiter, mientras que los planetas más masivos tienen una masa de 10 o 20 veces la de Júpiter.
Un ejemplo de estrella enana marrón lo constituye el astro observado junto a la estrella G-136. Las imágenes siguientes han sido tomadas desde los telescopios del IAC situados en el Observatorio de Tenerife, en la isla de Tenerife, y desde el Observatorio del Roque de Los Muchachos, en la isla de La Palma.
viernes, 26 de marzo de 2010
Explosión de Hipernova
El físico inglés Ernest Rutheford los llamó Rayos Gamma en 1903. Es la más penetrante de las radiaciones, incluso más que los rayos X.
Hoy, los Gamma, asociados a la física de los núcleos atómicos, podrían ayudar a entender mejor la historia y estructura de nuestro universo, gracias a la investigación de uno de los grandes misterios actuales de la astro física.
Resulta que a diario llegan a la Tierra señales de titánicas explosiones que se producen en los límites del Universo conocido. Su número varía entre una y tres veces cada día, y provienen de cualquier dirección del espacio. Como hasta hace poco tales deflagraciones cósmicas no se habían detectado en el espectro de luz visible, su existencia permaneció ignorada durante la mayor parte de la historia humana.
Según se ha podido calcular por la energía desprendida, la magnitud de las explosiones cósmicas rebasa todo lo imaginable.
El más reciente de los mega estallidos fue detectado el 23 de enero de 1999, y tenía su origen a una distancia de 10 mil millones de años luz. Los científicos pudieron calcular que en sólo un instante de tiempo se volatilizó algo con una masa equivalente a 100 mil billones de estrellas.
Lo más característico de esos eventos estelares es el poderoso flujo de rayos Gamma que generan, lo cual da pie a numerosas hipótesis.
En primer lugar, resulta que nunca se ha registrado radiación Gamma asociada, por ejemplo, con la explosión de una estrella supernova, que era hasta hace poco el acontecimiento cósmico más catastrófico entre los conocidos. La explicación parece radicar en que los restos de la estrella desaparecida bloquean la detección de la radiación Gamma.
El hecho de que las explosiones cósmicas tengan lugar a una distancia descomunal podría dar una idea de los procesos físicos que se produjeron en los albores de la historia del Universo.
Se ha sugerido que las misteriosas explosiones pudieran ser el choque de una agujero negro con una estrella de neutrones, produciéndose así su aniquilación
mutua y el consiguiente desprendimiento de una fantástica cantidad de energía.
Esta teoría implicaría que tanto los agujeros negros como las estrellas de neutrones son algo muy común en el espacio cósmico, y -más extraño aún-, que la colisión entra ambos es algo totalmente corriente.
Otra sugerencia para las explosiones de rayos Gamma es que se trataría de hipernovas, es decir, de estrellas con una masa tan enorme que no pueden devenir supernovas, sino que convierten en energía pura toda su materia en un trágico y luminoso canto del cisne.
La debilidad de alguna de las explicaciones sobre las explosiones cósmicas está en el hecho de que las supernovas no son un acontecimiento tan frecuente en una galaxia, pues se registra una por siglo. Si ello es así, entonces, ¿cuántas hipernovas tendrían que existir para que se observen a diario en todas direcciones del cielo?.
Sería más raro aun que los agujeros negros y estrellas de neutrones estén chocando constantemente, como cosa cotidiana, cuando en el tiempo que la humanidad lleva observando el firmamento no se ha detectado en nuestra galaxia un fenómeno de tal magnitud.
Es así que los bien conocidos rayos Gamma, a casi un siglo de su descubrimiento, plantean hoy nuevamente una de las incógnitas más apasionantes de la observación astronómica.
Tal vez cuando se halle una respuesta se resolverán, de paso, algunas de las preguntas que nos hacemos respecto a cómo es nuestro Universo.
jueves, 25 de marzo de 2010
Tipos de muerte de las estrellas según su tamaño
Estrellas Pequeñas:
Son de estrellas de larga duración que nunca podrían alcanzar en su interior una temperatura suficiente como para que el helio se encienda y entre en fusión. Entonces la estrella se enfriaría acabando después de un billón de años en una enana negra.
Después de que sus núcleos se hayan convertido en helio, la enorme gravedad de las estrellas permite continuar la fusión, convirtiendo helio en carbono, carbono en neón, neón en oxígeno, oxígeno en silicio, y finalmente silicio en hierro .
Llegado a este punto, debido a que el hierro no se fusiona, el núcleo de una estrella masiva se colapsa rápidamente, hasta un «agujero negro» o bien resultando en una explosión de «supernova» y convirtiéndose en una «estrella de neutrones».
Agujeros Negros
En teoría un agujero negro se origina hacia el final de la vida de una estrella, cuando ésta se contrae mas allá de un límite determinado - conocido como radio de Schwarzschild - y se hace más pequeña y mas densa que una estrella de neutrones, tanto que ni la luz puede escapar de su campo gravitatorio.
I. INTRODUCCIÓN
II. ¿QUÉ ES UN AGUJERO NEGRO?
Un agujero negro es un cuerpo celeste con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su proximidad. Un campo de estas características puede corresponder a un cuerpo de alta densidad con una masa relativamente pequeña -como la del Sol o menor- que está condensada en un volumen mucho menor, o a un cuerpo de baja densidad con una masa muy grande, como una colección de millones de estrellas en el centro de una galaxia.
Es un “agujero” porque las cosas pueden caer, pero no salir de él, y es negro porque ni siquiera la luz puede escapar. Otra forma de decirlo es que un agujero negro es un objeto para el que la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz, conocido como el ultimo límite de velocidad en el universo.
Todo agujero negro está rodeado por una frontera llamada “horizonte de eventos”, de la cual no se puede escapar. Cualquier evento que ocurra en su interior queda oculto para siempre para alguien que lo observe desde afuera. El astrónomo Karl Schwarszchild demostró que el radio del horizonte de eventos, en kilómetros, es tres veces la masa expresada en masas solares; esto es lo que se conoce como el radio de Schwarzschild. Este radio es un filtro unidireccional, pues cualquier cosa puede entrar, pero no salir. La masa de un cuerpo y su radio de Schwarzschild son directamente proporcionales.
Además según la relatividad general, la gravitación modifica el espacio - tiempo en las proximidades del agujero.
Un agujero negro es un objeto que tiene tres propiedades: masa, espin y carga eléctrica. La forma de la material en un agujero negro no se conoce, en parte porque está oculta para el universo externo, y en parte porque, en teoría, la material continuaría colapsándose hasta tener radio cero, punto conocido como singularidad, de densidad infinita, con lo cual no se tiene experiencia en la Tierra.
En teoría, los agujeros negros vienen en tres tamaños: mini agujeros negros, agujeros negros medianos y agujeros negros supermasivos.
En 1971, Stephen Hawkings teorizó que en la densa turbulencia creada por el fenómenos conocido como Big Bang, se formaron presiones externas las cuales ayudaron en la formación de los mini agujeros negros. Éstos serían tan masivos como una montaña, pero tan pequeños como un protón; radiarían energía espontáneamente, y después de miles de millones de años finalizarían con una violenta explosión.
Por otro lado, hay buena evidencia de que los agujeros negros medianos se forman como despojos de estrellas masivas que colapsan al final de sus vidas; y de que existen agujeros negros supermasivos en los núcleos de muchas galaxias, incluyendo, de la nuestra, el cual se ha establecido que tiene una masa de 2.5 millones de veces la del Sol. Estos agujeros negros supermasivos tienen un horizonte de eventos mas o menos igual al tamaño del Sistema Solar.
Contradiciendo al mito popular, un agujero negro no es una depredador cósmico, ni de carroñas, ni de exquisiteces espaciales. Si el Sol se pudiera convertir en un agujero negro de la misma masa, la única cosa que sucedería sería un cambio de la temperatura de la Tierra. La frontera de un agujero negro no es una superficie de material real, sino una simple frontera matemática de la que no escapa nada, ni la luz que atraviese sus límites, se llama el horizonte de eventos; cualquier fenómeno que ocurra pasada esa frontera jamás podrá verse fuera de ella. El horizonte de suceso es unidireccional: se puede entrar, pero jamás salir
III. FORMACIÓN DE UN AGUJERO NEGRO
Para entender la formación de un agujero negro, es importante entender el ciclo de formación de una estrella. Una estrella se forma al concentrarse una gran cantidad de gas, principalemte hidrógeno, las cuales, por gravedad empiezan a colapsarse entre si. Los átomos comienzan a chocar unos con otros, lo cual hace que el gas se caliente, tanto que luego de un tiempo las partículas de hidrógeno forman partículas de helio por fusión nuclear. Este calor hace que la estrella brille y que la presión del gas sea suficiente para equilibrar la gravedad y el gas deja de contraerse. Las estrellas permanecerán estables de esta forma por un largo periodo de tiempo, y mientras mas combustible tenga la estrella, más rápido se consume, debido a que tiene que producir mas calor.
Subrahmanyan Chandrasekhar, calculó lo grande que podría llegar a ser una estrella que fuera capaz de soportar su propia gravedad, antes de que se acabe su combustible. Descubrió una masa (aproximadamente 1.5 veces la masa del Sol) en la que una estrella fría no podría soportar su gravedad. Esto es lo que se conoce como el límite de Chandrasekhar. Si una estrella posee una masa menor a la del limite de Chandrasekhar, puede estabilizarse y convertirse en una enana blanca, con un radio de pocos kilómetros y una densidad de toneladas por cm3. Las estrellas de neutrones también estan dentro del límite de Chandrasekhar, siendo para estas 3 masas solares, y se mantienen por la repulsion de electrones. Su densidad es de millones de toneladas por cm3 , aquí se incluyen los púlsares, los cuales son estrellas de neutrones en rotación. En 1939, Robert Openheimer describió lo que le sucedería a una estrella si estuviera por fuera del límite de Chandrasekhar. El campo gravitatorio de la estrella cambia los rayos de luz en el espacio - tiempo, ya que los rayos de luz se inclinan ligeramente hacia dentro de la superficie de la estrella. Cada vez se hace más difícil que la luz escape, y la luz se muestra más débil y roja para un observador. Cuando la estrella alcanza un radio crítico, el campo gravitatorio crece con una intensidad que la luz ya no puede escapar. Esta región es llamada hoy un agujero negro.
Si entendemos lo que significa la gravedad como 4ª dimensión y entendemos la curvatura del universo, un agujero negro sería un lugar en el cual la curvatura sería infinita.
Dentro del horizonte de eventos, el espacio está tan curvo que nada se puede escapar.
IV. ¿CÓMO PUEDE OBSERVARSE UN AGUJERO NEGRO?
Los agujeros negros tienen masa, la cual produce una fuerza gravitacional que afecta a objetos cercanos. La fuerza gravitacional debe ser muy intensa cerca de los agujeros negros, y podrían verse los efectos en su ambiente. El material que cae dentro del agujero negro, y sería aplastado y calentado al tratar de colarse en la pequeña garganta del agujero negro, por lo que produciría rayos-X. El primer ejemplo de un agujero negro fue descubierto precisamente por ese efecto gravitacional en una estrella acompañante, en 1971.
Cygnus X-1 es el nombre que se le dio a una fuente de rayos X en la constelación Cygnus, descubierta en 1962 con un primitivo telescopio de rayos X que se envió a bordo de un cohete. Para 1971, la localización de la fuente de rayos X en el cielo se había medido con mayor precisión, usando observaciones de cohete y satélite. Un avance fundamental se dio en marzo de 1971, cuando una nueva fuente de ondas de radio se descubrió en Cygnus, cerca de la posición de la fuente de rayos X. La señal de radio variaba exactamente al mismo tiempo que la intensidad de rayos X, una fuerte evidencia de que la fuente de radio y la de rayos X eran el mismo objeto. Una estrella débil llamada HDE 226868 aparece en la posición de esta fuente de radio. Los astrónomos que estudiaban la luz de HDE 226868 habían encontrado dos hechos importantes: (1) HDE 226868 es una estrella supergigante azul -- una estrella normal, masiva, cerca del final de su vida; y (2) la estrella gira alrededor de otro objeto masivo en una órbita con período de 5.6 días. Conociendo la fuerza necesaria para mantener a HDE 226868 en órbita, se puede calcular la masa de la compañera, la cual es es de cerca de 10 masas solares. Pero no hay signos de luz visible de ella y algo en el objeto produce rayos X.
A pesar de la dificultad al descubrir los agujeros negros, se estima con certeza que muchas estrellas a través del tiempo en el universo han perdido toda su energía y han tenido que colapsarse. Tal vez el número de agujeros negros es más grande que el número de estrellas visibles.
El horizonte de eventos esta formado por los caminos en el espacio -tiempo de los rayos de luz que no alcanzan a escapar. Los rayos de luz que están en esta frontera se moverán eternamente, sin embargo no podrían chocar entre sí por que los dos rayos de luz serían absorbidos por el agujero, así los "caminos luminosos" se mueven en forma paralela, al nunca acercarse entre sí, el horizonte permanece constante o va aumentando con el tiempo. Al caer materia dentro del agujero negro el área del horizonte de eventos aumenta.
V. EVIDENCIA
Diferentes equipos de astrónomos han anunciado haber encontrado evidencias que permiten casi, prácticamente, asegurar la existencia de los agujeros negros en el universo. Junto a las detecciones de rayos X y gamma, se ha sumado el monitoreo que ha efectuado el Hubble Space Telescope (HST), con los nuevos instrumentos instalados en él sobre 27 galaxias cercanas, en las cuales, en algunas de ellas, se han podido detectar rastros de la desaparición de un sinnúmero de estrellas y otras que están siguiendo el mismo destino, como si fueran engullidas por un poderoso motor termonuclear. También, se ha podido comprobar en el espacio la existencia muy precisa de un disco de acreción de un diámetro de un quinto de año luz --prueba sólida de la existencia de un agujero negro-- ubicado en la galaxia 3C390.3, situada a 1.000 millones de años luz de la Tierra. El satélite IUE de exploración ultravioleta de la Agencia Europea del Espacio fue el que hizo el hallazgo y además pudo medirlo. En nuestra galaxia, La Vía Láctea, desde el año 1990 sabemos de evidencias de contar con un cohabitante agujero negro, ubicado a unos 300 años luz desde la Tierra; lo detectó el telescopio Sigma y por su magnitud se le llamó "el gran aniquilador". Recientemente se han descubierto pruebas concluyentes de la existencia de un inmenso agujero negro en el centro de la galaxia elíptica gigante M87, que se encuentra a unos 57 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Virgo. Se estima que este agujero negro tiene una masa equivalente a la de 3.000 millones de soles, compactada en un espacio de unas 11 horas-luz de diámetro.
Pero mayores evidencias sobre posibles agujeros negros siguen apareciendo. Una de las más relevantes registrada recientemente es la encontrada en la galaxia activa NGC 6251, ubicada a 300 millones de años luz desde la Tierra en la constelación de Virgo. Una sorprendente visión reportada por el Telescopio Espacial Hubble de un disco o anillo de polvo, urdido por efectos gravitatorios, que se trasluce a través de la emisión de un chorro de luz ultravioleta que estaría emanando desde un posible agujero negro.
Se trata de un fenómeno nuevo para los investigadores observadores del cosmos. Anteriormente, todo lo que se había podido detectar como evidencia de la existencia de un agujero negro era la detección de los efectos gravitatorios que éste genera en los objetos que van siendo atraídos a traspasar el horizonte de eventos, formando en ello una especie de disco de circunvalación constituido como una “dona” que conforma un capullo que rodea a algo gravitatoriamente poderoso, pero que de ello solamente era factible distinguir la luz intensiva que emana desde los gases calientes que ya se encuentran atrapados por la gravedad del agujero negro, el cual se hallaría empotrado en medio de la “dona”.
Pero lo que encontró el Hubble, es bastante más de lo que anteriormente habíamos podido ver sobre un agujero negro. En esta ocasión, se ha podido observar como ese agujero ilumina el disco de circunvalación que lo rodea, cuestión esta última, no muy extraña para una gran mayoría de físicos teóricos. En las tomas del Hubble se puede distinguir luz ultravioleta reflejándose sobre un lado del disco, el cual se encontraría urdido como la parte superior de un sombrero.
Tal urdidura podría ser producto de perturbaciones gravitacionales que se estuvieran generando en el núcleo de la galaxia que almacena el disco, o bien, al pressing que genera el eje de rotación del agujero negro sobre el de la galaxia.
Si bien todavía no se conocen las posibles medidas de este agujero negro, las evidencias de su existencia se encuentra en la poderosa emisión que se detecta en la eyección de radiaciones que alcanza un espacio de tres millones de años luz y de las partículas que se han visto emanar desde la ubicación del agujero negro en el eje mismo de esta galaxia activa elíptica. Se piensa que muchas galaxias denominadas activas son la cuna de una apreciable cantidad de agujeros negros.
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con otra captada de emisiones de luz ultravioleta por la cámara FOC. Mientras la imagen de luz visible muestra un disco de polvo oscuro, la imagen ultravioleta (color azul) no señala aspectos claros a lo largo de un lado del disco. La pregunta que salta aquí es: ¿Por qué el Hubble solamente pudo captar los reflejos ultravioletas de sólo un lado del disco? Los científicos que se encuentran llevando a cabo a estas investigaciones, preliminarmente han concluido que el disco debe urdirse como la parte superior de un sombrero. La mancha blanca al centro de la imagen corresponde a la luz que ilumina el disco que se distingue en la vecindad del agujero negro.
La imagen de abajo, corresponde a una toma telescópica de la galaxia activa NGC 6251, que se encuentra a 300 millones de años luz desde la Tierra, en la constelación de Virgo.
Otra de las evidencias sobre un posible agujero negro, encontradas últimamente por el HST, es el hallazgo de un disco circunvalatorio que se encuentra sometido a un proceso de desmaterialización generado por poderosas mareas gravitatorias que parecen provenir de un área central ubicada en el núcleo de la galaxia NGC 4261.
La foto superior, corresponde a una toma realizada por el Hubble Space Telescope de la galaxia anteriormente VI. CONCLUSION |
Explosión de las estrellas
Hay dos tipos principales de supernovas, conocidas como Tipo I y Tipo II, definidas por el espectro de la materia que se expulsa al espacio y por el modo en que las estrellas resplandecen y se apagan. Sin embargo, a medida que se van descubriendo más supernovas, la línea divisoria entre las dos categorías se va haciendo más borrosa.
Los telescopios en la tierra y en espacio encajaron a presión estas imágenes de los remanente de tres supernovas que eran bastante brillantes ver con el ojo desnudo. Sobre: Las burbujas que se amplían del gas caliente cercan la supernova 1987a, en una galaxia próxima.
Una imagen de la radiografía de la supernova de Kepler de 1604.
Imagen infrarroja de la nebulosa de cangrejo, creada en una ráfaga de la supernova vista en 1054.
Las supernovas de Tipo I más conocidas son las llamadas Tipo Ia. Una Tipo Ia probablemente tiene lugar cuando una estrella enana blanca –el “cadáver” de una estrella de masa mediana, como el Sol- explota en pedazos.
Los astrónomos sospechan de las enanas blancas porque las supernovas de Tipo Ia normalmente ocurren en regiones del espacio que contienen principalmente estrellas más viejas, lo que sugiere que una Tipo Ia es la explosión de una estrella de larga vida. Las estrellas que viven mucho tiempo no pueden tener mucha masa, lo que apoya la teoría de las enanas blancas. Y los espectros de las supernovas de Tipo Ia apenas muestran hidrógeno, el elemento más común del universo, sino mucho carbono y oxígeno, los componentes de las enanas blancas.
La masa máxima de una enana blanca es 1.4 veces la del Sol, un valor llamado el límite de Chandrasekhar. Las enanas blancas de masa cercana a la masa Chandrasekhar son esencialmente idénticas, por lo que sufren explosiones casi idénticas.
Según la teoría más aceptada, la transformación de enanas blancas en supernovas es un acto de canibalismo estelar. Si una enana blanca tiene una estrella acompañante, puede robarle gas a la superficie de la acompañante. Si la cantidad de material acumulado por la enana blanca acerca su masa al límite de Chandrasekhar, la enana blanca puede explotar, sin dejar nada.
Las estrellas que producen las supernovas de Tipo II se forman probablemente en los brazos espirales de las galaxias –regiones pobladas por muchas estrellas jóvenes y brillantes- y no viven lo suficiente para alejarse de su lugar de nacimiento. Como viven muy poco, estas estrellas deben de ser masivas.
El brillo de una supernova de Tipo II culmina tras una semana o dos y permanece constante hasta dos meses después. Luego disminuye drásticamente, y durante los meses siguientes mantiene un brillo apagado y constante los meses siguientes. El patrón de emisión de luz a lo largo del tiempo concuerda con la explosión de una estrella “supergigante.”
Una supergigante atraviesa una serie de etapas que producen elementos cada vez más pesados en su núcleo –de hidrógeno a helio, carbono, oxígeno y demás. Pero esta serie acaba de manera violenta cuando el núcleo se convierte en hierro. El hierro no puede producir energía nuclear, sólo puede absorberla. Como ya no puede producir energía, la estrella pierde su fuente de presión interna y se colapsa.
Cuando el colapso alcanza una densidad crítica se detiene. En ese momento, la materia del núcleo de la estrella está tan comprimido que un bloque de su material del tamaño de un terrón de azúcar pesaría millones de toneladas. El núcleo se ha convertido en una estrella de neutrones –un objeto más masivo que el Sol, de sólo unas millas de diámetro.