Estrella compacta para niños
En astronomía, una estrella compacta (a veces llamada objeto compacto) es un tipo de cuerpo celeste muy denso. A diferencia de las estrellas normales que brillan por la fusión nuclear (como nuestro Sol), las estrellas compactas ya no producen energía. Son el resultado de la "muerte" de una estrella, por eso también se les llama remanentes estelares.
Cuando una estrella se queda sin combustible, la gravedad la comprime al máximo. Se mantienen estables gracias a fuerzas especiales que ocurren a nivel muy pequeño, llamadas fuerzas cuánticas. La materia dentro de estas estrellas es tan apretada que se encuentra en un estado especial llamado materia degenerada.
Dependiendo de qué tan grande era la estrella al principio, y de cuánta masa perdió o ganó durante su vida, el final de su vida puede dar lugar a diferentes tipos de estrellas compactas:
- Si una estrella es más pequeña (menos de 9-10 veces la masa de nuestro Sol), se convierte en una Enana blanca.
- Si es más grande (más de 9-10 veces la masa de nuestro Sol), puede formar una Estrella de neutrones.
- Si es muchísimo más grande (más de 30-70 veces la masa de nuestro Sol), puede convertirse en un Agujero negro.
También existen algunas estrellas compactas que son solo ideas o hipótesis, como las estrellas de quarks.
Contenido
¿Qué son las estrellas compactas?
Las estrellas compactas son el punto final de la vida de una estrella. Una estrella normal brilla y pierde energía. Para compensar esa pérdida, produce energía mediante la fusión nuclear en su interior. Pero cuando la estrella ya no puede producir esa energía, la presión de los gases calientes en su centro no puede soportar su propio peso. Entonces, la estrella se encoge y se vuelve extremadamente densa, formando una estrella compacta. Al principio, estas estrellas están muy calientes debido a ese encogimiento, excepto los agujeros negros.
¿Cómo se forman las estrellas compactas?
La formación de una estrella compacta es el final más común en la evolución estelar. Todas las estrellas activas llegan a un punto en su vida donde la presión que empuja hacia afuera, creada por la fusión nuclear, ya no puede resistir la fuerza de la gravedad que siempre está presente. Cuando esto sucede, la estrella se colapsa por su propio peso en un proceso llamado muerte estelar. Para la mayoría de las estrellas, esto lleva a la formación de un remanente estelar muy denso y compacto, que es una estrella compacta.
Las estrellas compactas no producen energía nueva, pero (excepto los agujeros negros) suelen emitir calor durante millones de años, que es el calor que les quedó del colapso. Se cree que algunas estrellas compactas también podrían haberse formado en los primeros momentos del Universo, después del Big Bang.
¿Cuánto tiempo viven las estrellas compactas?
Aunque las estrellas compactas pueden emitir radiación y enfriarse, su estabilidad no depende de su temperatura. Se espera que estas estrellas existan por muchísimo tiempo, casi para siempre, a menos que algo externo las perturbe. Sin embargo, los agujeros negros sí se evaporarán lentamente con el tiempo debido a algo llamado radiación de Hawking. En un futuro muy, muy lejano, todas las estrellas terminarán convirtiéndose en estrellas compactas oscuras.
Tipos principales de estrellas compactas
Los tipos de objetos que pertenecen a esta categoría son:
- Enana blanca
- Enana negra (una enana blanca que se ha enfriado por completo)
- Estrella de neutrones
- Estrella extraña o estrella de quarks (hipotética)
- Agujero negro
- Estrella de preones (hipotética)
- Estrella-Q (hipotética)
Enanas blancas: Pequeñas y densas
Las enanas blancas están hechas principalmente de materia degenerada. Son los núcleos de estrellas como nuestro Sol que se han quedado sin combustible. Cuando se forman, están muy calientes. A medida que se enfrían, se vuelven más rojas y tenues, hasta que, con el tiempo, se convertirían en enanas negras oscuras. Las enanas blancas se observaron por primera vez en el siglo XIX, pero no se entendió cómo podían ser tan densas hasta la década de 1920.
Si se le añade más masa a una enana blanca, se encoge y se vuelve aún más densa. Hay un límite de masa para las enanas blancas, llamado límite de Chandrasekhar, que es aproximadamente 1.4 veces la masa de nuestro Sol. Si una enana blanca supera este límite, no puede mantenerse estable.
Estrellas de neutrones: Súper densas y rápidas
Cuando una estrella muy grande (más de 9-10 veces la masa del Sol) se queda sin combustible, su núcleo colapsa. Si el núcleo es lo suficientemente pesado, los electrones y protones se combinan para formar neutrones. El colapso continúa hasta que los neutrones se vuelven tan apretados que crean una presión que detiene el colapso. Esto forma una estrella de neutrones, que es increíblemente densa, ¡como si toda la masa del Sol estuviera comprimida en una esfera del tamaño de una ciudad!
Las estrellas de neutrones fueron propuestas en 1933, poco después de que se descubriera el neutrón. Se dieron cuenta de que el colapso de una estrella normal en una estrella de neutrones liberaría mucha energía, lo que podría explicar las supernovas, que son explosiones estelares gigantes.
Al igual que las enanas blancas, las estrellas de neutrones también tienen un límite de masa, llamado límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff. Si una estrella de neutrones acumula más masa de la que puede soportar (se cree que entre 2 y 3 veces la masa del Sol), no puede mantenerse estable. Lo que sucede después no está del todo claro, pero podría llevar a la formación de un agujero negro.
Agujeros negros: El final más extremo
Cuando una estrella es tan masiva que ni siquiera la presión de los neutrones puede detener el colapso gravitatorio, la estrella se encoge sin parar. La velocidad de escape (la velocidad necesaria para escapar de su gravedad) en su superficie se vuelve tan alta que ni siquiera la luz puede escapar. En ese momento, se ha formado un agujero negro.
Un agujero negro es una región del espacio donde la gravedad es tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede salir. Esto se debe a que toda la masa de la estrella se ha comprimido en un punto increíblemente pequeño llamado singularidad gravitatoria. Como la luz no puede escapar, un agujero negro parece completamente negro.
Modelos alternativos de agujeros negros
Existen algunas ideas teóricas sobre cómo podrían ser los agujeros negros o qué podría haber en su lugar, como:
- Fuzzball
- Gravastar
- Estrella de energía oscura
- Estrella negra
Estrellas exóticas
Una estrella exótica es un tipo de estrella compacta que es solo una idea (hipotética). Estaría compuesta de algo más que los electrones, protones y neutrones normales. Estas estrellas se mantendrían estables por propiedades cuánticas diferentes. Incluyen las estrellas extrañas y las aún más especulativas estrellas de preones.
Aunque son hipotéticas, algunas observaciones han sugerido la posible existencia de estrellas extrañas, pero los científicos aún no están completamente seguros.
Estrellas de quarks y estrellas extrañas
Si los neutrones se comprimen lo suficiente a una temperatura alta, podrían romperse en sus componentes más pequeños, llamados quarks. Si esto sucede, la estrella se encogería aún más y se volvería más densa, pero en lugar de colapsar por completo en un agujero negro, podría estabilizarse en este nuevo estado. Una estrella en este estado hipotético se llama "estrella de quarks" o "estrella extraña". Se cree que algunas estrellas de neutrones podrían tener un núcleo de materia de quarks.
Estrellas Preón
Una estrella preón es un tipo de estrella compacta propuesta que estaría hecha de preones, que son partículas aún más pequeñas que los quarks (y también hipotéticas). Se espera que las estrellas preón sean increíblemente densas, incluso más que las estrellas de quarks, pero menos que los agujeros negros. Podrían haberse formado en explosiones de supernova o en el Big Bang, pero hasta ahora no hay pruebas de que los preones existan.
Estrellas Q
Las estrellas Q son estrellas de neutrones hipotéticamente más pesadas y compactas, con un estado de materia exótico. También se les llama "agujeros grises".
Estrellas electrodébiles
Una estrella electrodébil es un tipo teórico de estrella exótica donde el colapso gravitacional se detiene por la presión de la radiación que se produce cuando los quarks se convierten en otras partículas llamadas leptones.
Estrella de bosones
Una estrella de bosones es un objeto astronómico hipotético que se formaría a partir de partículas llamadas bosones (las estrellas normales se forman a partir de fermiones). Para que existan, debe haber un tipo estable de bosón que se repela a sí mismo. Hasta ahora, no hay pruebas de que existan, pero podrían detectarse por la radiación gravitatoria que emitirían si dos estrellas de bosones orbitaran juntas.
Véase también
En inglés: Compact star Facts for Kids
