{"id":23724,"date":"2019-06-07T07:06:50","date_gmt":"2019-06-07T06:06:50","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=23724"},"modified":"2019-06-07T07:06:50","modified_gmt":"2019-06-07T06:06:50","slug":"las-estrellas-cuando-dejan-de-brillar-2","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2019\/06\/07\/las-estrellas-cuando-dejan-de-brillar-2\/","title":{"rendered":"Las estrellas cuando dejan de brillar"},"content":{"rendered":"

Sobre la Implosi\u00f3n de una estrella<\/p>\n

\"Resultado\"Resultado\"Resultado<\/p>\n

En la secuencia principal la estrella fusiona elementos y tiende a expandirse, se estabiliza por la Gravedad pero, cuando agota el combustible nuclear de fusi\u00f3n, queda a merced de esta e implosiona, es decir, es aplastada bajo su propio peso<\/p><\/blockquote>\n

Especialmente intrigante es la apariencia de una estrella en implosi\u00f3n observada desde un sistema de referencia externo est\u00e1tico, es decir, vista por observadores exteriores a la estrella que permanecen siempre en la misma circunferencia fija en lugar de moverse hacia adentro con la materia de la estrella en implosi\u00f3n. La estrella, vista desde un sistema externo est\u00e1tico, empieza su implosi\u00f3n en la forma en que uno esperar\u00eda. Al igual que una pesada piedra arrojada desde las alturas, la superficie de la estrella cae hacia abajo (se contrae hacia adentro), lentamente al principio y luego cada vez m\u00e1s r\u00e1pidamente. Si las leyes de gravedad de Newton<\/a> hubieran sido correctas, esta aceleraci\u00f3n de la implosi\u00f3n continuar\u00eda inexorablemente hasta que la estrella, libre de cualquier presi\u00f3n interna, fuera aplastada en un punto de alta velocidad. Pero no era as\u00ed seg\u00fan las f\u00f3rmulas relativistas de Oppenheimer y Snyder. En lugar de ello, a medida que la estrella se acerca a su circunferencia cr\u00edtica su contracci\u00f3n se frena hasta hacerse a paso lento. Cuanto m\u00e1s peque\u00f1a se hace la estrella, m\u00e1s lentamente implosiona, hasta que se congela exactamente en la circunferencia cr\u00edtica.<\/p>\n

\"Imagen<\/p>\n

Por mucho tiempo que uno espere, si uno est\u00e1 en reposo fuera de la estrella (es decir, en reposo en el sistema de referencia externo est\u00e1tico), uno nunca podr\u00e1 ver que la estrella implosiona a trav\u00e9s de la circunferencia cr\u00edtica. Este era el mensaje inequ\u00edvoco de Oppenheimer y Snyder.<\/p>\n

\u00bfSe debe esta congelaci\u00f3n de la implosi\u00f3n a alguna fuerza inesperada de la relatividad<\/a> general en el interior de la estrella? No, en absoluto, advirtieron Oppenheimer y Snyder. M\u00e1s bien se debe a la dilataci\u00f3n gravitatoria del tiempo (el frenado del flujo del tiempo) cerca de la circunferencia cr\u00edtica. Tal como lo ven los observadores est\u00e1ticos, el tiempo en la superficie de la estrella en implosi\u00f3n debe fluir cada vez m\u00e1s lentamente cuando la estrella se aproxima a la circunferencia cr\u00edtica; y, consiguientemente, cualquier cosa que ocurre sobre o en el interior de la estrella, incluyendo su implosi\u00f3n, debe aparecer como si el movimiento se frenara poco a poco hasta congelarse.<\/p>\n

\"Resultado<\/p>\n

Por extra\u00f1o que esto pueda parecer, a\u00fan hab\u00eda otra predicci\u00f3n m\u00e1s extra\u00f1as de las f\u00f3rmulas de Oppenheimer y Snyder: si bien es cierto que vista por observadores externos est\u00e1ticos la implosi\u00f3n se congela en la circunferencia cr\u00edtica, no se congela en absoluto vista por los observadores que se mueven hacia adentro con la superficie de la estrella. Si la estrella tiene una masa de algunas masas solares y empieza con un tama\u00f1o aproximado al del Sol, entonces vista desde su propia superficie implosiona hacia la circunferencia cr\u00edtica en aproximadamente una hora, y luego sigue implosionando m\u00e1s all\u00e1 de la criticalidad hacia circunferencias m\u00e1s peque\u00f1as.<\/p>\n

\"Resultado<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

All\u00e1 por el a\u00f1o 1939, cuando Oppenheimer y Snyder descubrieron estas cosas, los f\u00edsicos ya se hab\u00edan acostumbrados al hecho de que el tiempo es relativo; el flujo del tiempo es diferente medido en diferentes sistemas de referencia que se mueven de diferentes formas a trav\u00e9s del Universo. Claro que, nunca antes hab\u00eda encontrado nadie una diferencia tan extrema entre sistemas de referencia. Que la implosi\u00f3n se congele para siempre medida en el sistema externo est\u00e1tico, pero contin\u00fae avanzando r\u00e1pidamente superando al punto de congelaci\u00f3n medida en el sistema desde la superficie de la estrella era extraordinariamente dif\u00edcil de comprender. Nadie que estudiara las matem\u00e1ticas de Oppenheimer y Snyder se sent\u00eda c\u00f3modo con semejante distorsi\u00f3n extrema del tiempo. Pero ah\u00ed estaba, en sus f\u00f3rmulas. Algunos pod\u00edan agitar sus brazos con explicaciones heur\u00edsticas, pero ninguna explicaci\u00f3n parec\u00eda muy satisfactoria. No ser\u00eda completamente entendido hasta finales de los cincuenta.<\/p>\n

\"Resultado<\/p>\n

Fue Wheeler el que discrep\u00f3 del trabajo de Oppenheimer y Snyder, alegando, con toda la raz\u00f3n que, cuando ellos hab\u00edan realizado su trabajo, habr\u00eda sido imposible calcular los detalles de la implosi\u00f3n con una presi\u00f3n realista (presi\u00f3n t\u00e9rmica, presi\u00f3n de degeneraci\u00f3n y presi\u00f3n producida por la fuerza nuclear), y con reacciones nucleares, ondas de choque, calor, radiaci\u00f3n y expulsi\u00f3n de masa. Sin embargo, los trabajos desde las armas nucleares de los veinte a\u00f1os posteriores proporcionaron justamente las herramientas necesarias.<\/p>\n

Presi\u00f3n, reacciones nucleares, ondas de choque, calor radiaci\u00f3n y expulsi\u00f3n de masa eran todas ellas caracter\u00edsticas fundamentales de una bomba de hidr\u00f3geno; sin ellas, una bomba no explosionar\u00eda. A finales de los a\u00f1os cincuenta, Stirling Colgate qued\u00f3 fascinado por el problema de la implosi\u00f3n estelar. Con el apoyo de Edward Teller, y en colaboraci\u00f3n con Richard White y posteriormente Michael May, Colgate se propuso simular semejante implosi\u00f3n en un ordenador. Sin embargo, cometieron un error, mantuvieron algunas de las simplificaciones de Oppenheimer al insistir desde el principio en que la estrella fuera esf\u00e9rica y sin rotaci\u00f3n, y, aunque tuvieron en cuenta todos los argumentos que preocupaban a Wheeler, aquello no qued\u00f3 perfeccionado hasta despu\u00e9s de varios a\u00f1os de esfuerzo y, a comienzo de los a\u00f1os sesenta ya estaban funcionando correctamente.<\/p>\n

\"Resultado\"Resultado<\/p>\n

Un d\u00eda a principio de los a\u00f1os sesenta, John Wheeler entr\u00f3 corriendo en la clase de relatividad<\/a> de la Universidad de Princeton. Llegaba un poco tarde, pero sonre\u00eda con placer. Acababa de regresar de una visita a Livermore donde hab\u00eda visto los resultados de las simulaciones recientes de Colgate y su equipo. Con excitaci\u00f3n en su voz dibuj\u00f3 en la pizarra un diagrama tras otro explicando lo que sus amigos de Livermore hab\u00edan aprendido.<\/p>\n

Cuando la estrella en implosi\u00f3n ten\u00eda una masa peque\u00f1a, desencadenaba una implosi\u00f3n de supernova y formaba una estrella de neutrones<\/a> precisamente en la forma que Fritz Wicky hab\u00eda especulado treinta a\u00f1os antes. Sin embargo, si la estrella original era m\u00e1s masiva lo que all\u00ed se produc\u00eda (aparte de la explosi\u00f3n supernova) era un agujero negro<\/a> notablemente similar al altamente simplificado\u00a0 modelo que veinticinco a\u00f1os\u00a0 calcularon Oppenheimer y Snyder. Vista desde fuera, la implosi\u00f3n se frenaba y se quedaba congelada en la circunferencia cr\u00edtica, pero vista por alguien en la superficie de la estrella, la implosi\u00f3n no se congelaba en absoluto. La superficie de la estrella se contra\u00eda a trav\u00e9s de la circunferencia cr\u00edtica y segu\u00eda hacia adentro sin vacilaci\u00f3n.<\/p>\n

\"Resultado<\/p>\n

Lo cierto fue que all\u00ed, por primera vez, se consigui\u00f3 simular por ordenador la implosi\u00f3n que deb\u00eda producir agujeros negros<\/a>. Est\u00e1 claro que la historia de todo esto es mucho m\u00e1s larga y contiene muchos m\u00e1s detalles que me he saltado para no hacer largo el trabajo que, en realidad, s\u00f3lo persigue explicar a ustedes de la manera m\u00e1s simple posible, el trabajo que cuesta obtener los conocimientos que no llegan (casi nunca) a trav\u00e9s de ideas luminosas, sino que, son el resultado del trabajo de muchos.<\/p>\n

Hoy, sabemos mucho m\u00e1s de c\u00f3mo finaliza sus d\u00edas una estrella y, dependiendo de su masa, podemos decir de manera precisa que clase de Nebulosa formar\u00e1, que clase de explosi\u00f3n (si la hay) se producir\u00e1, y, finalmente, si el resultado de todo ello ser\u00e1 una estrella enana blanca<\/a> que encuentra su estabilidad final por medio del Principio de exclusi\u00f3n de Pauli (en mec\u00e1nica cu\u00e1ntica)que se aplica a los fermiones<\/a> pero no a los Bosones (son fermiones<\/a> los quarks<\/a>, electrones<\/a>, protones<\/a> y neutrones<\/a>), en virtud del cual dos part\u00edculas id\u00e9nticas en un sistema, como los electrones<\/a> en un \u00e1tomo o quarks<\/a> en un hadr\u00f3n<\/a> (prot\u00f3n<\/a> o neutr\u00f3n<\/a>, por ejemplo), no pueden poseer un conjunto id\u00e9ntico de n\u00fameros cu\u00e1nticos.<\/p>\n

\"Resultado<\/p>\n

A partir de ese principio, sabemos que, cuando una estrella como nuestro Sol deja de fusionar Hidr\u00f3geno en Helio que hace que la estrella deje de expandirse y quede a merced de la Gravedad, \u00e9sta implosionar\u00e1 bajo el peso de su propia masa, es decir, se contraer\u00e1 sobre s\u00ed misma por la fuerza gravitatoria pero, llegar\u00e1 un momento en el cual, los electrones<\/a>, debido a ese principio de exclusi\u00f3n<\/a> de Pauli que les impide estar juntos, se degeneran y se mover\u00e1n de manera aleatoria con velocidades relativista hasta el punto de ser capaces de frenar la fuerza provocada por la gravedad, y, de esa manera, quedar\u00e1 estabilizada finalmente una estrella enana blanca<\/a>. Si la estrella original es m\u00e1s masiva, la degeneraci\u00f3n de los electrones<\/a> no ser\u00e1 suficiente para frenar la fuerza gravitatoria y, los electrones<\/a> se fusionaran con los protones<\/a> para convertirse en neutrones<\/a> que, bajo el mismo principio de exclusi\u00f3n<\/a> sufrir\u00e1n la degeneraci\u00f3n que frenar\u00e1 la fuerza de gravedad quedando entonces una estrella de neutrones<\/a>. Por \u00faltimo, si la estrella es, a\u00fan m\u00e1s masiva, ni la degeneraci\u00f3n de los neutrones<\/a> ser\u00e1 suficiente para frenar la inmensa fuerza gravitatoria generada por la masa de la estrella que, continuar\u00e1 la implosi\u00f3n contray\u00e9ndose cada vez m\u00e1s hasta desaparecer de nuestra vista convertida en un agujero negro<\/a> del que ya hemos hablado estos d\u00edas ampliamente.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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