NeoFronteras

Las estrellas pueden tener muertes complicadas

Área: Espacio — martes, 29 de diciembre de 2009

Unos teóricos proponen la existencia de un nuevo tipo de estrellas: las estrellas electrodébiles.

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Antes de que una estrella colapse en un agujero negro puede que pase por una fase que unos científicos denominan estrella electrodébil. Y es que los procesos finales de una estrella en sus últimos estadios pueden ser más complicados de lo que en principio imaginamos.
Una estrella corriente no se hunde bajo su propio peso porque las reacciones nucleares de fusión mantienen su interior caliente y la presión debida a la temperatura se opone a la gravedad. Cuando una estrella pesada, una vez ha pasado por la fase de supernova, colapsa en una estrella de neutrones el principio de exclusión de Pauli evita que siga colapsándose y se transforme en un agujero negro. Concretamente, si la masa es superior a 2,1 masas solares ni siquiera el principio de exclusión de Pauli impedirá que se llegue a un colapso total y directo en un agujero negro.
En años recientes los físicos han calculado que el colapso hacia un agujero negro podría ser más complejo de lo que originalmente se pensó. Una vez que el principio de exclusión es vencido, el material de la estrella de neutrones puede sufrir una transición de fase compleja que libere suficiente energía como para impedir el colapso, al menos durante un tiempo.
Así por ejemplo, los neutrones podrían ser comprimidos hasta que se alcanzara una sopa de quarks. Lo malo es que desde nuestro punto de vista una estrella de quark no sería muy distinguible de una estrella de neutrones, lo que impide o dificulta en extremo la comprobación experimental de este tipo de objetos.
Ahora, Glenn Starkman, De-Chang Dai, ambos en Case Western Reserve University, Dejan Stojkovic de State University of New York, y Arthur Lue del MIT proponen en Physical Review Letters la existencia de un nuevo tipo de objeto: la estrella electrodébil.
Estas estrellas estarían alimentadas por la conversión de quarks en leptones, que son más ligeras que los quarks y que incluyen a partículas como electrón y el neutrino.
Según los autores, este tipo de reacción está avalada por el Modelo Estándar de partículas, pero a temperatura ambiente es tan rara que su probabilidad es prácticamente nula. Probablemente no haya sucedido nunca en el Universo visible durante los últimos 10.000 millones de años, pero quizás sí en el interior de las estrellas electrodébiles. O, según Starkman, en los laboratorios de civilizaciones muy avanzadas.
Estos científicos han calculado que cuando el colapso hacia agujero negro de un objeto masivo comienza debería darse una rápida conversión de quarks en leptones y que la energía liberada debería detener el colapso de manera similar a como la fusión nuclear ordinaria detiene el colapso de una estrella corriente como el Sol.
La estrella electrodébil sería, por tanto, una fase previa a la del agujero negro. Han calculado que esta fase podría durar más de 10 millones de años, un tiempo largo para nosotros y suficiente para las labores observacionales de los astrónomos, pero poco para una estrella.
Lo más fascinante es que si estas reacciones son lo suficientemente eficientes incluso podrían consumir bastante masa como para evitar el colapso para siempre.
La mayor parte de la energía emitida por uno de estos hipotéticos objetos sería en forma de neutrinos, que serían difíciles de detectar. Sin embargo, una pequeña parte de la energía liberada lo sería en forma de luz que podríamos captar y, por tanto, la detección de un objeto así sería posible.
¿Qué apariencia tendría una de estas estrellas? Según estos investigadores no dependería de su núcleo central, donde se dan las reacciones exóticas mencionadas, sino de las capas externas donde se producen los fotones. Aunque se requieren más estudios teóricos para modelar la luminosidad y espectro de esas capas. Estos teóricos están trabajando ya en ese sentido.
Pero podría ser que, al final, estos objetos fueran, otra vez, indistinguibles de una estrella de neutrones.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Copia de artículo original.

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7 Comentarios

  1. lluís:

    De existir estas hipotéticas estrellas y puedieran evitar el colapso para siempre (¿siempre?) y, continuando hipotetizando, pudiesen tener zonas habitables con sus correspondientes planetas, se podría dar el tiempo suficiente para que hayan evolucionado seres inteligentes; quizás por eso dice Starkman que esas reacciones exóticas podrían darse en los laboratorios de civilizaciones muy avanzadas.

  2. tomás:

    Amigo lluís:
    Puede ser triste, pero opino que es prácticamente imposible otra civilización en la misma dirección y sentido que la nuesta, en un estado más primitivo o más avanzado. Piensa que es muy difícil que las condiciones y la historia de la Tierra se repitan en parte alguna. Por muy grande que sea el número de planetas que estén en la zona habitable de su estrella, que además puedan albergar vida, han de enfrentarse a un número de probabilidades en contra, pienso que infinito.
    Ante eso tenemos el ejemplo de la Tierra y vemos que sólo en una pequeña zona del Valle del Rift se han dado unos cuantos seres capaces de seguir el camino de la civilización. En estos momentos sólo quedamos dos: humanos y chimpancés, pero no sabemos hacia donde derivarán estos últimos. Hay otros, los delfines, pero no tenemos conciencia de cual es su forma de pensar. No sabemos si, quizá, su civilización será diletante o ni tenemos calificativo para ella, si es que existe. Pienso que más bien debiera decir cultura en vez de civilización. No sé.
    En ningún otro hábitat se ha dado un fenómeno así -el hombre-, aun habiéndolos semejantes. Basta cambiar un poco y ya no se dan las condiciones necesarias. Sí creo posible la vida, pero ¿en qué forma? Quizá hasta con una química distinta, como sucedió en la Tierra durante muchos millones de años y sigue sucediendo con algunos extremófilos.
    ¿Somos, posiblemente, 20 mill. de especies? Durante toda la historia se estima han podido existir del orden de 1000 mill. y solo una ha seguido este camino; además durante un brevísimo tiempo a escala geológica. ¿Nos libraremos de una pronta extinción en unos miles de años?
    Sólo en la tierra la probabilidad sería de algo así como:
    1/[(10^9 nº total de especies)x(4´5×10^9 años de la Tierra)/3×10^6 años del género homo)] = 1 por cada 1´5 billones. Si tan exigua es aquí, ahora, divide por ese casi infinito del final de mi primer párrafo.
    En resumen que esto se opone a la famosa fórmula de Carl Sagan que no recuerdo le daba una buena cifra a favor.
    Pero mi escepticismo al respecto es total.
    Un gran abrazo y te deseo lo mejor para el próximo año y los del porvenir. También a todos los demás de este mundillo.

  3. lluís:

    Sí, Tomás, lo más probable es que tengas razón y por ahi fuera no haya nadie.Pero ¿para qué tanto y tanto espacio sin nadie más?.Es realmente triste, si así es.Es bien cierto que la vida podría tomar formas completamente irreconocibles e incluso inconcebibles para nosotros, pero esto no pasa de ser una mera especulación.En realidad la probabilidad de que aparezca algún tipo de vida semejante a la terrestre en cualquier lugar depende de como se respondan dos preguntas: ¿con qué frecuencia se pueden encontrar ambientes parecidos a los de nuestro azul planeta? y, ¿cuál es la probabilidad de que la vida evolucione aún suponiendo unas codiciones físicas óptimas.En cuanto a la primera pregunta la NASA decretó hace ya un cierto tiempo la caza de planetas, y van apareciendo planetas y más planetas, aunque no parece haber muchos parecidos a la Tierra, lo más probable es que los planetas “adecuados” abunden.En cuanto a la segunda pregunta, cabe preguntarse si aún siendo la química, la temperatura y la gravedad de un planeta propicias para la vida, implicaría eso que deba forzosamente surgir la vida.En este punto no hay consenso entre los biólogos.Nuesta propia biosfera podría haber surgido contra todo pronóstico, y el desarrollo de la inteligencia podría haber sido una rareza casual, ya que el curso de la evolución parece haber sido dirigido por sucesos aleatorios.Así que todo parece conspirar para que nuestra inteligencía sea única.De todos modos no pierdo la esperanza de que haya por ahí alguien más. A parte de que el Universo es practicamente infinito (o el Multiverso) los extraterrestres inteligentes podrían carecer de motivación para advertirnos de su presencia.Como sea, seguramente seguiremos buscando por ahí a ver que encontramos.
    Y muchas gracias por tus buenos deseos que espero se cumplan tambien en ti.

  4. NeoFronteras:

    Estimados Lluís y Tomás:
    Este tema de si hay alguien ahí es poco científico de momento. La verdad es que tenemos sólo un ejemplo vida (probablemente el único en el Sistema Solar) y a partir de ello se puede hacer poca o ninguna estadística.
    La abundancia de planetas en la zona habitable sí lo sabremos pronto. La presencia de vida tendrá que esperar más, sobre todo al desarrollo de telescopios potentes que puedan tomar espectros.
    Si al final desarrollan el cohete Ares y se puede lanzar un telescopio monolítico de 8 m de diámetro o uno segmentado mayor (no se me ocurre mejor ocupación de los individuos dedicados a tomarse la presión arterial en la estación espacial que montar un telescopio así) entonces podríamos tener respuestas. Aunque, la verdad, dudo que se gasten el dinero en algo así. Es una pena.
    Extrapolando sobre lo ocurrido en la Tierra se puede afirmar que la vida microbiana es fácil que aparezca (lo hizo al poco de formarse la Tierra) no así la pluricelular (necesitó miles de millones de año) o la inteligencia tecnológica (500 millones de años de vida pluricelular). La duración de esta civilización parece más bien escasa, víctima de su propio “éxito” y estupidez.
    El hecho de que no tengamos noticias de SETI indica que la inteligencia por ahí afuera es escasa o efímera.
    En cuanto al espacio, no está desperdiciado, está lleno de galaxias, estrellas y muchas otras cosas. El espacio no tiene por qué tener como objetivo la vida. Puede que haya universos totalmente vacíos de la misma y no pasaría nada.
    El Universo es indiferente a nuestros deseos, sentimientos o preocupaciones; verlo de otro modo es verlo de una manera mística.
    Aunque Sagan tenía razón en una cosa: tanto si hay alienígenas, como si no los hay, las implicaciones son igualmente asombrosas.

    Un megatelescopio espacial o un sistema interferométrico sería uno de los mejores dineros gastados en ciencia o en filosofía.

  5. JOrge:

    …Y ese telescopio se hará, sin duda. Solo hace falta que se descubran suficientes planetas “cuasitierras” con los proyectos en marcha para que se materialice suficiente apoyo político para ello; claro que llevará décadas y no creo que al menos yo pueda esperar tanto ;-)

    La verdad la probabilidad de vida tecnológica en la tierra es tan insignificante y precaria que cuesta imaginar una via lactea estilo Star Trek, plena de civilizaciones. Me temo que vivimos en una galaxia estilo Asimov (lean la serie Fundación), con muchos planetas llenos de vida muy sencilla, a lo sumo terraformables pero sin inteligencia.

    Hay otra posibilidad: El desarrollo de la tecnología para una raza inteligente tiene una velocidad enorme en contraste con la evolución biológica y aún mas rápida comparada con la estelar. ¿Como se vería una civilización 1 millón o 100 millones de años mas vieja que la nuestra? Lo más probable es que nos resultara indetectable así estuviesen acá… ¿Como nos comunicamos con las hormigas?

  6. petrus:

    Para surgir vida , tal como la conocemos en nuestro planeta , habrá que suponer que deben haber existido unas cuantas generaciones de estrellas para fabricar y difundir en nebulosas los átomos necesarios, todos ellos, y con la densidad y las proporciones adecuadas . A continuación, el proceso de acumulación en nuevos soles y planetas supongo que llevará su tiempo, más bien largo…
    Si, además, solo una estrella tipo sol, ya bastante antigua entre las de su generación , fuera la adecuada para el surgimiento de la vida, tal vez sea lógico ( alguien habrá hecho ya los cálculos ), suponer que podemos ser los primeros seres inteligentes del universo. Eso explicaría el silencio del cosmos ante nuestra búsqueda y la enorme importancia que, sin querer, nos damos a nosotros mismos…

  7. NeoFronteras:

    Estimado Petrus:
    Afortunadamente para la vida los elementos de la tabla periódica necesarios para su existencia se sintetizan pronto. Aunque como elementos primordiales sólo tenemos hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de otros elementos ligeros, las estrellas pueden sintetizar los demás. El Universo tiene unos 14.000 millones de años, una estrella de baja masa como el Sol tarda unos 10.000 millones de años en consumirse, pero una estrella de alta masa explota como supernova y esparce sus elementos pesados en unos pocos millones de años. Como dijo aquel, las estrellas que brillan del doble duran la mitad.

    En cuanto a ser los primeros, desde el punto de vista filosófico es prácticamente lo mismo a ser los únicos.

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