Enana negra

Remanente estelar frío

Para otros usos, consulte Black dwarf (desambiguación) .

No confundir con agujero negro o estrella negra (gravedad semiclásica) .

Evolución estelar

Una enana negra es un remanente estelar teórico , específicamente una enana blanca que se ha enfriado lo suficiente como para dejar de emitir calor o luz significativos . Debido a que se calcula que el tiempo necesario para que una enana blanca alcance este estado es mayor que la edad actual del universo (13,77 mil millones de años), no se espera que existan enanas negras en el universo a partir de ahora, y la temperatura de la más fría las enanas blancas es un límite de observación en la edad del universo. ^[1]

El nombre de "negro enano" también se ha aplicado a hipotético de la última etapa enfriado enanas marrones - objetos subestelares que no tienen suficiente masa (menos de aproximadamente 0,07  M _☉ ) para mantener hidrógeno -burning fusión nuclear. ^{[2] [3] [4] [5]}

Formación

Una enana blanca es lo que queda de una estrella de secuencia principal de masa baja o media (por debajo de aproximadamente 9 a 10  masas solares ( M _☉ )) después de haber expulsado o fusionado todos los elementos para los que tiene suficiente temperatura para fusionarse. ^[1] Lo que queda es una densa esfera de materia degenerada por electrones que se enfría lentamente por la radiación térmica , convirtiéndose finalmente en una enana negra. ^{[6] [7]} Si existieran las enanas negras, serían extremadamente difíciles de detectar porque, por definición, emitirían muy poca radiación. Sin embargo, serían detectables a través de susinfluencia gravitacional . ^[8] En 2012, los astrónomos encontraron varias enanas blancas enfriadas por debajo de 3900 K ( clase espectral M0 ) utilizando el telescopio de 2,4 metros del Observatorio MDM . Se estima que tienen entre 11 y 12 mil millones de años. ^[9]

Debido a que la evolución de las estrellas en el futuro lejano depende de cuestiones físicas que no se comprenden bien, como la naturaleza de la materia oscura y la posibilidad y velocidad de desintegración de los protones , no se sabe con precisión cuánto tardarán las enanas blancas en enfriarse hasta la oscuridad. ^{[10] : §§IIIE, IVA} Barrow y Tipler estiman que una enana blanca tardaría entre 10 y ¹⁵ años en enfriarse a 5 K; ^[11] sin embargo, si existen partículas masivas de interacción débil (WIMP), es posible que las interacciones con estas partículas mantengan a algunas enanas blancas mucho más cálidas que esto durante aproximadamente 10 a ²⁵ años. ^{[10] : §IIIE}Si los protones no son estables, las enanas blancas también se mantendrán calientes por la energía liberada por la desintegración de los protones. Para una vida hipotética del protón de 10 a ³⁷ años, Adams y Laughlin calculan que la desintegración del protón elevará la temperatura superficial efectiva de una vieja enana blanca de una masa solar a aproximadamente 0.06 K.Aunque fría, se cree que es más caliente que la cósmica. temperatura de radiación de fondo 10 ³⁷ años en el futuro. ^{[10] : §IVB}

Se especula que algunas enanas negras masivas pueden eventualmente producir explosiones de supernovas. Estos ocurrirán si la fusión picnonuclear (basada en la densidad) procesa gran parte de la estrella en hierro, lo que reduciría el límite de Chandrasekhar para algunas enanas negras por debajo de su masa real. Si se alcanza este punto, colapsaría e iniciaría una fusión nuclear descontrolada. El más masivo en explotar sería cerca de 1,35 masas solares y tomaría del orden de10 ¹¹⁰⁰  años , mientras que el menos masivo en explotar sería alrededor de 1,16 masas solares y tomaría del orden10 ^{32 000}  años , totalizando alrededor del 1% de todas las enanas negras. Una advertencia importante es que la desintegración de protones disminuiría la masa de una enana negra mucho más rápidamente de lo que ocurren los procesos piconucleares, previniendo cualquier explosión de supernova. ^[12]

Futuro del sol

Una vez que el Sol deje de fusionar helio en su núcleo y expulse sus capas en una nebulosa planetaria en aproximadamente 8 mil millones de años, se convertirá en una enana blanca y, a lo largo de billones de años, eventualmente dejará de emitir luz. Después de eso, el Sol no será visible al equivalente del ojo humano desnudo , eliminándolo de la vista óptica incluso si los efectos gravitacionales son evidentes. El tiempo estimado para que el Sol se enfríe lo suficiente como para convertirse en una enana negra es de aproximadamente 10 ¹⁵ (1 cuatrillón) años, aunque podría llevar mucho más tiempo si existen partículas masivas de interacción débil (WIMP), como se describió anteriormente.

Ver también

Busque enana negra en Wikcionario, el diccionario gratuito.

• Materia degenerada  - Estado de la materia fermiónica
• Muerte térmica del universo  - Posible destino del universo

Referencias

1. §3, Heger, A .; Freidora, CL; Woosley, SE; Langer, N .; Hartmann, DH (2003). "Cómo las estrellas individuales masivas terminan su vida". Revista astrofísica . 591 (1): 288–300. arXiv : astro-ph / 0212469 . Código bibliográfico : 2003ApJ ... 591..288H . doi : 10.1086 / 375341 . S2CID  59065632 .
2. Jameson, RF; Sherrington, MR; Giles, AR (octubre de 1983). "Una búsqueda fallida de enanas negras como compañeras de estrellas cercanas" . Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 205 : 39–41. Código bibliográfico : 1983MNRAS.205P..39J . doi : 10.1093 / mnras / 205.1.39P .
3. Kumar, Shiv S. (1962). "Estudio de la degeneración en estrellas muy claras" . Revista astronómica . 67 : 579. Bibcode : 1962AJ ..... 67S.579K . doi : 10.1086 / 108658 .
4. Cariño, David. "enana marrón" . La enciclopedia de astrobiología, astronomía y vuelos espaciales . David Darling . Consultado el 24 de mayo de 2007 , a través de daviddarling.info.
5. Tarter, Jill (2014), "El marrón no es un color: Introducción del término 'Enana marrón ' " , en Joergens, Viki (ed.), 50 años de enanas marrones: de la predicción al descubrimiento y la vanguardia de la investigación , astrofísica y Space Science Library, 401 , Springer, págs. 19-24, doi : 10.1007 / 978-3-319-01162-2_3 , ISBN 978-3-319-01162-2
6. Johnson, Jennifer. "Estrellas extremas: enanas blancas y estrellas de neutrones" (PDF) . Universidad Estatal de Ohio . Consultado el 3 de mayo de 2007 .
7. Richmond, Michael. "Etapas tardías de la evolución de las estrellas de baja masa" . Instituto de Tecnología de Rochester . Consultado el 4 de agosto de 2006 .
8. Alcock, Charles; Allsman, Robyn A .; Alves, David; Axelrod, Tim S .; Becker, Andrew C .; Bennett, David; et al. (1999). "Materia oscura bariónica: los resultados de las encuestas de microlente". En el Tercer Simposio de Stromlo: El Halo Galáctico . 165 : 362. Código Bibliográfico : 1999ASPC..165..362A .
9. "Estrellas enanas blancas de 12 mil millones de años a sólo 100 años luz de distancia" . spacedaily.com . Norman, Oklahoma. 16 de abril de 2012 . Consultado el 10 de enero de 2020 .
10. Adams, Fred C. y Laughlin, Gregory (abril de 1997). "Un universo moribundo: el destino a largo plazo y la evolución de los objetos astrofísicos". Reseñas de Física Moderna . 69 (2): 337–372. arXiv : astro-ph / 9701131 . Código Bibliográfico : 1997RvMP ... 69..337A . doi : 10.1103 / RevModPhys.69.337 . S2CID 12173790 . 
11. Tabla 10.2, Barrow, John D .; Tipler, Frank J. (1986). El principio cosmológico antrópico (1ª ed.). Prensa de la Universidad de Oxford . ISBN 978-0-19-282147-8. LCCN  87028148 .
12. Caplan, YO (2020). "Supernova enana negra en el futuro lejano". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 497 (4): 4357–4362. arXiv : 2008.02296 . Código Bib : 2020MNRAS.497.4357C . doi : 10.1093 / mnras / staa2262 . S2CID 221005728 .