Estrella binaria para niños
Una estrella binaria es un sistema estelar formado por dos estrellas que giran una alrededor de la otra. Lo hacen alrededor de un punto central común, como si fuera el centro de un balancín. Los científicos creen que muchas estrellas en el universo son parte de sistemas de al menos dos estrellas. A veces, hay sistemas con tres, cuatro o incluso más estrellas, como Alfa Centauri A y B, y Próxima Centauri. A estos sistemas con varias estrellas también se les suele llamar "estrellas binarias" de forma general.
Los astrónomos han tenido que encontrar maneras de saber si dos estrellas están realmente unidas por la gravedad o si solo parecen estar cerca desde la Tierra. Esto ocurre cuando dos estrellas están muy lejos una de la otra y no tienen relación, pero desde nuestra perspectiva se ven muy juntas. También ha pasado que estrellas que cambian de brillo parecían ser binarias, pero no lo eran.
Aunque algunas estrellas binarias están muy separadas y evolucionan de forma independiente, muchas otras están tan cerca que los cambios en una afectan a la otra. Estos sistemas evolucionan juntos, creando objetos que no podrían existir de otra manera.
Contenido
¿Qué es una Estrella Binaria?
El término "estrella binaria" fue propuesto por John Goodricke en 1783 y desarrollado por William Herschel en 1802. Él las definió como "la unión de dos estrellas que se forman juntas en un sistema gracias a las leyes de atracción".
A veces, dos estrellas parecen estar juntas en el cielo, pero en realidad están muy separadas en el espacio y solo se ven en la misma dirección desde la Tierra. A estas se les llama binarias ópticas o pares ópticos. Cuando se inventó el telescopio, se encontraron muchos de estos pares. Herschel, en 1780, midió la separación de más de 700 pares de estrellas. Descubrió que unos 50 pares cambiaron de posición después de 20 años, lo que demostró que estaban realmente unidas.
Una verdadera estrella binaria es aquella que gira en órbita con otra estrella.
Tipos de Estrellas Binarias
Los astrónomos clasifican las estrellas binarias según cómo las detectan:
Binarias Visuales: ¿Cómo las Vemos?
Son las estrellas binarias que podemos ver directamente con telescopios. En estas, ambos componentes son visibles. Suelen estar cerca de nosotros y bastante separadas entre sí. Aunque son fáciles de observar, a veces es difícil confirmar que son binarias porque sus órbitas pueden durar cientos de años. Para saber si son binarias, los astrónomos comparan imágenes del cielo tomadas con muchos años de diferencia.
- Datos que podemos obtener: Al conocer su trayectoria y distancia, podemos calcular la masa de ambas estrellas y cuánto tardan en orbitar. También podemos estudiar cada estrella por separado para saber su tipo, brillo, tamaño y temperatura.
Binarias Eclipsantes: ¿Cómo Cambia su Brillo?
Estas estrellas se detectan cuando sus órbitas están alineadas con la nuestra. Esto hace que, de forma regular, una estrella pase por delante de la otra. Cuando esto sucede, vemos que su luminosidad disminuye, creando lo que los astrónomos llaman una curva de luz. A veces, se confunden con estrellas variables porque su brillo cambia.
- Datos que podemos obtener: Podemos calcular el tiempo de su órbita y su masa. También podemos estimar el tamaño de cada estrella y, a veces, estudiar sus espectros de luz.
Binarias Astrométricas: ¿Cómo las Detectamos si una es Invisible?
En estos sistemas, solo vemos una de las estrellas. Se detectan porque la estrella visible se "tambalea" un poco debido al "tirón" gravitatorio de su compañera invisible. Este movimiento se puede medir si la estrella está lo suficientemente cerca de la Tierra.
La compañera invisible suele ser un objeto con muy poca luz, como una enana roja, una enana marrón o un estrella de neutrones. A veces, la compañera es un agujero negro, un objeto con una gravedad tan fuerte que ni la luz puede escapar.
- Datos que podemos obtener: No podemos ver el espectro del objeto invisible, pero sí podemos calcular su masa. Un ejemplo famoso es Sirio A y B.
Binarias Espectroscópicas: ¿Cómo las Descubrimos con la Luz?
Al igual que las astrométricas, estas también pueden tener una estrella invisible. Se detectan usando el Efecto Doppler en la luz de la estrella visible. Cuando la estrella se acerca a la Tierra, su luz se ve un poco más azul. Cuando se aleja, se ve un poco más roja. Este cambio periódico en el color de la luz nos indica que hay otra estrella tirando de ella.
- Datos que podemos obtener: Podemos determinar la órbita de la estrella binaria al observar cómo cambia su velocidad.
Binarias Ópticas: ¿Son Reales o una Ilusión?
Estas son "falsas binarias". Las dos estrellas parecen muy cerca en el cielo, pero en realidad están a distancias muy diferentes de nosotros. Se distinguen de las binarias verdaderas observándolas durante mucho tiempo. Si su movimiento es lineal, significa que no están unidas por la gravedad.
¿Cómo se Clasifican las Estrellas Binarias por su Distancia?
Otra forma de clasificar las estrellas binarias es por la distancia entre ellas en comparación con su tamaño:
- Binarias Separadas: Las estrellas están lo suficientemente lejos como para que la gravedad de una no afecte mucho a la otra. Cada una evoluciona casi de forma independiente. La mayoría de las binarias son de este tipo.
- Binarias Semiseparadas: Una de las estrellas está tan cerca de la otra que su material de la superficie es "robado" por la compañera. Este proceso de transferencia de masa es muy importante para su evolución.
- Binarias en Contacto: Las dos estrellas están tan cerca que sus atmósferas se tocan y forman una especie de "capa" común que las rodea. La fricción entre ellas puede hacer que se fusionen con el tiempo.
¿Cómo Evolucionan las Estrellas Binarias?
¿Cómo se Forman?
Los científicos creen que las estrellas binarias no se forman por la captura de dos estrellas solitarias. Lo más probable es que se creen al mismo tiempo, cuando una nube de gas y polvo se fragmenta durante la formación de una protoestrella.
Transferencia de Material
A medida que las estrellas crecen, una puede acercarse tanto a la otra que su material empieza a ser atraído por la gravedad de la compañera. Este material se transfiere de una estrella a la otra, a veces formando un disco de acrecimiento alrededor de la estrella que lo recibe.
Estos procesos de interacción entre estrellas dobles pueden causar fenómenos que no ocurrirían en estrellas solitarias.
¿Pueden Separarse?
Sí, las estrellas binarias que están muy separadas pueden perder su conexión gravitatoria debido a influencias externas. Entonces, cada estrella se moverá por su cuenta. Un encuentro cercano con otra estrella también puede hacer que se separen, y una de ellas salga disparada a gran velocidad, convirtiéndose en una estrella fugitiva.
Estrellas con Metales Pesados
Normalmente, las estrellas tienen mucho hidrógeno y helio en su superficie. Pero algunas estrellas binarias tienen muchos metales pesados. Esto puede significar que fueron "contaminadas" por la explosión de una supernova cercana. Es posible que esa estrella esté unida a una estrella de neutrones o a un agujero negro, que son los restos de esa explosión.
Enanas Blancas de Helio
Las enanas blancas de helio son objetos que, según la teoría, no deberían existir todavía en el universo. Esto se debe a que solo las estrellas muy pequeñas (menos de la mitad del tamaño de nuestro Sol) las forman al final de su vida, y estas estrellas viven muchísimo tiempo.
Sin embargo, se han encontrado enanas blancas de helio en algunos sistemas binarios. Se forman cuando una estrella más grande en el sistema binario agota su hidrógeno y se convierte en una gigante roja. Si su capa exterior de gas envuelve a la estrella vecina, esta interacción puede hacer que la gigante roja pierda su material exterior, dejando solo su núcleo de helio. Si este núcleo no puede fusionar el helio, se convierte en una enana blanca de helio.
Supernovas Termonucleares (Tipo Ia)
Un sistema binario de dos estrellas de masa media-baja puede terminar en una de las explosiones más brillantes del universo: una supernova tipo Ia. Esto ocurre cuando una de las estrellas se convierte en una enana blanca y empieza a "robar" material de su compañera, que se ha convertido en una gigante roja.
La enana blanca acumula tanto material que supera un límite de masa llamado masa de Chandrasekhar. En ese momento, explota por completo, liberando una luz increíblemente brillante. Si la compañera sobrevive, saldrá disparada por el espacio.
Novas
Las novas son parecidas a las supernovas, pero menos potentes. En este caso, el material que la enana blanca "roba" de su compañera se fusiona de forma explosiva en su superficie, pero la enana blanca no se desintegra por completo. Su brillo dura solo unos días y no es tan intenso como el de una supernova.
Fuentes de Rayos X
Las binarias de rayos X son sistemas binarios donde una estrella está unida a un agujero negro o una estrella de neutrones. El objeto compacto "roba" material de la estrella, formando un disco de acrecimiento a su alrededor. La materia en este disco se calienta tanto por la fricción que emite rayos X. Un ejemplo famoso es Cygnus X-1, el primer agujero negro descubierto.
Microcuásares
Los microcuásares son como los cuásares, pero en miniatura. Tienen una fuerte emisión de energía, a menudo en forma de chorros de material, y un disco de acrecimiento alrededor de un objeto compacto (un agujero negro o una estrella de neutrones) que solo tiene unas pocas masas solares, a diferencia de los cuásares que tienen agujeros negros supermasivos.
¿Para Qué Sirven las Estrellas Binarias en la Astrofísica?
Las estrellas binarias son muy importantes para los astrónomos porque les permiten calcular la masa de estrellas lejanas. Como las estrellas giran alrededor de un centro de masa común, al observar sus órbitas o los cambios en su luz, se puede determinar su masa. Conociendo la masa, se pueden deducir otras características como la temperatura y el tamaño.
Dado que muchas estrellas forman parte de sistemas binarios, estudiarlas nos ayuda a entender cómo se forman las estrellas en general.
En estos sistemas, la estrella más grande suele llamarse 'A' y su compañera 'B'. Por ejemplo, Sirius A es la estrella principal y Sirius B es su compañera.
Descubrimientos Importantes
Se cree que alrededor del 75% de todas las estrellas están en sistemas binarios, y un 10% de estas tienen más de dos estrellas.
Existe una relación entre el tiempo que tarda una estrella binaria en orbitar y la forma de su órbita. Los sistemas con órbitas más cortas suelen tener órbitas menos "estiradas" (menos excéntricas). Las estrellas binarias pueden encontrarse con casi cualquier tipo de separación, desde pares que casi se tocan hasta pares muy distantes.
Se ha descubierto que la mayoría de los sistemas binarios tienen períodos orbitales de unos 100 años. Esto sugiere que se forman de manera similar durante el proceso de formación estelar.
Planetas en Sistemas Binarios
En la ciencia ficción, a menudo vemos planetas que orbitan dos o más soles. En la realidad, algunas órbitas serían imposibles porque el planeta sería expulsado del sistema. Además, ciertas órbitas podrían causar cambios extremos en la superficie del planeta, lo que dificultaría la vida.
Los planetas que orbitan solo una estrella en un sistema binario tienen una órbita "Tipo-S". Los que giran alrededor de dos estrellas tienen órbitas "Tipo-P".
Ejemplos de Estrellas Múltiples Famosas
- Albireo: Es una de las binarias visuales más fáciles de ver por la gran distancia entre sus componentes y sus diferentes colores.
- Sirius: Es la estrella más brillante en el cielo nocturno. En 1844, Friedrich Bessel dedujo que era binaria, y en 1862, Alvan Graham Clark descubrió a su compañera, Sirius B. En 1915, se determinó que Sirius B era una enana blanca, la primera en ser descubierta.
- Almaaz: Es un ejemplo de binaria eclipsante en la constelación de Auriga.
- Beta Lyrae: Es una binaria en contacto en la constelación de Lyra. Las dos estrellas están tan cerca que intercambian material de sus atmósferas.
- Algol: Es una famosa estrella triple en la constelación de Perseo. Dos de sus componentes se eclipsan entre sí, lo que hace que su brillo varíe. Por esta razón, se le dio el nombre de Algol, que significa "estrella del demonio" en árabe.
Galería de imágenes
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Representación artística de un planeta y su luna en un sistema con estrella binaria.
