Suceden muchas cosas asombrosas en el espacio, como resultado de las cuales aparecen nuevas estrellas, desaparecen las viejas y se forman agujeros negros. Uno de los magníficos y misteriosos fenómenos es el colapso gravitatorio que acaba con la evolución de las estrellas.
La evolución estelar es un ciclo de cambios que atraviesa una estrella durante su existencia (millones o billones de años). Cuando el hidrógeno en él termina y se convierte en helio, se forma un núcleo de helio y el objeto espacial en sí comienza a convertirse en una gigante roja, una estrella de clases espectrales tardías, que tiene una gran luminosidad. Su masa puede ser 70 veces la masa del Sol. Las supergigantes muy brillantes se llaman hipergigantes. Además del alto brillo, se distinguen por un corto período de existencia.
Esencia del colapso
Este fenómeno se considera el punto final de la evolución de las estrellas cuyo peso es superior a tres masas solares (el peso del Sol). Este valor se utiliza en astronomía y física para determinar el peso de otros cuerpos espaciales. El colapso se produce cuando las fuerzas gravitatorias provocan el colapso muy rápido de enormes cuerpos cósmicos con grandes masas.
Las estrellas que pesan más de tres masas solares tienenmaterial suficiente para reacciones termonucleares a largo plazo. Cuando la sustancia termina, la reacción termonuclear también se detiene y las estrellas dejan de ser mecánicamente estables. Esto lleva al hecho de que comienzan a encogerse hacia el centro a una velocidad supersónica.
Estrellas de neutrones
Cuando las estrellas se contraen, se genera una presión interna. Si crece lo suficientemente fuerte como para detener la contracción gravitacional, aparece una estrella de neutrones.
Tal cuerpo cósmico tiene una estructura simple. Una estrella consta de un núcleo, que está cubierto por una corteza, y esta, a su vez, está formada por electrones y núcleos atómicos. Con alrededor de 1 km de espesor, es relativamente delgado en comparación con otros cuerpos que se encuentran en el espacio.
El peso de las estrellas de neutrones es igual al peso del Sol. La diferencia entre ellos es que su radio es pequeño, no más de 20 km. En su interior, los núcleos atómicos interactúan entre sí, formando así materia nuclear. Es la presión de su lado lo que no permite que la estrella de neutrones se encoja más. Este tipo de estrella tiene una velocidad de rotación muy alta. Son capaces de dar cientos de revoluciones en un segundo. El proceso de nacimiento comienza con la explosión de una supernova, que ocurre durante el colapso gravitacional de una estrella.
Supernovas
Una explosión de supernova es un fenómeno de cambio brusco en el brillo de una estrella. Entonces la estrella comienza a desvanecerse lenta y gradualmente. Así termina la última etapa de la gravitacióncolapsar. Todo el cataclismo va acompañado de la liberación de una gran cantidad de energía.
Cabe señalar que los habitantes de la Tierra pueden ver este fenómeno solo después del hecho. La luz llega a nuestro planeta mucho después de ocurrido el brote. Esto provocó dificultades para determinar la naturaleza de las supernovas.
Enfriamiento de la estrella de neutrones
Después del final de la contracción gravitatoria que formó la estrella de neutrones, su temperatura es muy alta (mucho más alta que la temperatura del Sol). La estrella se está enfriando debido al enfriamiento de los neutrinos.
En un par de minutos, su temperatura puede bajar 100 veces. Durante los próximos cien años, otras 10 veces. Después de que la luminosidad de una estrella disminuye, el proceso de enfriamiento se ralentiza significativamente.
Límite de Oppenheimer-Volkov
Por un lado, este indicador muestra el peso máximo posible de una estrella de neutrones, en el que la gravedad se compensa con gas de neutrones. Esto evita que el colapso gravitatorio termine en un agujero negro. Por otro lado, el llamado límite de Oppenheimer-Volkov es también el límite inferior del peso de un agujero negro que se formó durante la evolución estelar.
Debido a una serie de imprecisiones, es difícil determinar el valor exacto de este parámetro. Sin embargo, se supone que está en el rango de 2,5 a 3 masas solares. Por el momento, los científicos afirman que la estrella de neutrones más pesadaes J0348+0432. Su peso es superior a dos masas solares. El peso del agujero negro más ligero es de 5 a 10 masas solares. Los astrofísicos afirman que estos datos son experimentales y se refieren únicamente a las estrellas de neutrones y agujeros negros actualmente conocidos y sugieren la posibilidad de la existencia de otros más masivos.
Agujeros negros
Un agujero negro es uno de los fenómenos más asombrosos que se pueden encontrar en el espacio. Es una región del espacio-tiempo donde la atracción gravitatoria no permite que ningún objeto escape de ella. Incluso los cuerpos que pueden moverse a la velocidad de la luz (incluidos los propios cuantos de luz) no son capaces de salir de ella. Hasta 1967, los agujeros negros se llamaban "estrellas congeladas", "colapsadores" y "estrellas colapsadas".
Un agujero negro tiene un opuesto. Se llama agujero blanco. Como sabes, es imposible salir de un agujero negro. En cuanto a los blancos, no se pueden penetrar.
Además del colapso gravitacional, el colapso en el centro de la galaxia o el ojo protogaláctico puede ser la razón de la formación de un agujero negro. También existe la teoría de que los agujeros negros aparecieron como resultado del Big Bang, como nuestro planeta. Los científicos los llaman primarios.
Hay un agujero negro en nuestra galaxia que, según los astrofísicos, se formó debido al colapso gravitatorio de objetos supermasivos. Los científicos afirman que estos agujeros forman el núcleo de muchas galaxias.
Astrónomos en los Estados Unidos sugieren que el tamaño de los agujeros negros grandes puede estar significativamente subestimado. Sus suposiciones se basan en que para que las estrellas alcancen la velocidad con la que se mueven a través de la galaxia M87, ubicada a 50 millones de años luz de nuestro planeta, la masa del agujero negro en el centro de la galaxia M87 debe ser al menos 6.500 millones de masas solares. Por el momento, generalmente se acepta que el peso del agujero negro más grande es de 3 mil millones de masas solares, es decir, más de la mitad.
Síntesis de agujeros negros
Existe la teoría de que estos objetos pueden aparecer como resultado de reacciones nucleares. Los científicos les han dado el nombre de regalos negros cuánticos. Su diámetro mínimo es 10-18 m, y la masa más pequeña es 10-5 g.
El Gran Colisionador de Hadrones se construyó para sintetizar agujeros negros microscópicos. Se supuso que con su ayuda sería posible no solo sintetizar un agujero negro, sino también simular el Big Bang, lo que permitiría recrear el proceso de formación de muchos objetos espaciales, incluido el planeta Tierra. Sin embargo, el experimento fracasó porque no había suficiente energía para crear agujeros negros.
