Objetos Astronómicos

¿Cuáles son los principales objetos astronómicos?

Vamos a hacer una lista de objetos astronómicos, que incluye algunos objetos cuyas característicasnoexploraremos antes de centrarnos en tres tipos principales de objetos astronómicos: supernovas, estrellas de neutrones y agujeros negros.

Sin embargo, mencionaremos brevemente algunos otros objetos astronómicos cuyas característicasnoexploraremos en detalle. Encontramos buenos ejemplos en los objetos astronómicos más cercanos a la Tierra, es decir, los satélites y los planetas. Como suele ocurrir en los sistemas de clasificación, las diferencias entre categorías a veces pueden ser arbitrarias, por ejemplo, en el caso de Plutón, que recientemente fue clasificado como planeta enano en lugar de planeta normal, pero no como satélite.

Figura 1. Plutón Plutón

Otros tipos de objetos astronómicos son las estrellas, las enanas blancas, el polvo espacial, los meteoritos, los cometas, los púlsares, los cuásares, etc. Aunque las enanas blancas son las últimas etapas de la vida de la mayoría de las estrellas, sus diferencias en cuanto a su estructura y a los procesos que tienen lugar en su interior nos llevan a clasificarlas como objetos astronómicos diferentes.

La detección, clasificación y medición de las propiedades de estos objetos son uno de los principales objetivos de la astrofísica. Las cantidades, como la luminosidad de los objetos astronómicos, su tamaño, temperatura, etc., son los atributos básicos que tenemos en cuenta al clasificarlos.

Supernovas

Para comprender las supernovas y los otros dos tipos de objetos astronómicos que se tratan a continuación, debemos considerar brevementelasetapas de la vida de una estrella.

Una estrella es un cuerpo cuyo combustible es su masa, ya que las reacciones nucleares en su interior convierten la masa en energía. Tras ciertos procesos, las estrellas sufren transformaciones que vienen determinadas principalmente por su masa.

Si la masa es inferior a ocho masas solares, la estrella se convertirá en una enana blanca. Si la masa está entre ocho y veinticinco masas solares, la estrella se convertirá en una estrella de neutrones. Si la masa es superior a veinticinco masas solares, se convertirá en un agujero negro. En los casos de agujeros negros y estrellas de neutrones, las estrellas suelen explotar, dejando tras de sí objetos remanentes. La explosión propiamente dicha se denomina supernova.

Las supernovas son fenómenos astronómicos muy luminosos que se clasifican como objetos porque sus propiedades se describen con precisión mediante leyes de luminosidad y descripciones químicas. Al tratarse de explosiones, su duración es corta en las escalas temporales del universo. Tampoco tiene sentido estudiar su tamaño, ya que están en expansión debido a su naturaleza explosiva.

Las supernovas que se originan en el colapso del núcleo de las estrellas se clasifican en los tipos Ib, Ic y II. Se conocen sus propiedades en el tiempo y se utilizan para medir distintas magnitudes, como su distancia a la Tierra.

Existe un tipo especial de supernova, la de tipo Ia, que tiene su origen en enanas blancas. Esto es posible porque, aunque las estrellas de baja masa acaban siendo enanas blancas, hay procesos, como que una estrella o sistema cercano libere masa, que pueden hacer que una enana blanca gane masa, lo que, a su vez, puede dar lugar a una supernova de tipo Ia.

Normalmente, en las supernovas se realizan muchos análisis espectrales para identificar qué elementos y componentes están presentes en la explosión (y en qué proporciones). El objetivo de estos análisis es conocer la edad de la estrella, su tipo, etc. También revelan que los elementos pesados del universo casi siempre se crean en episodios relacionados con supernovas.

Estrellas de neutrones

Cuando una estrella con una masa comprendida entre ocho y veinticinco masas solares se colapsa, se convierte en una estrella de neutrones. Este objeto es el resultado de complejas reacciones que tienen lugar en el interior de una estrella en colapso, cuyas capas externas son expulsadas y se recombinan en neutrones. Como los neutrones son fermiones, no pueden estar arbitrariamente juntos, lo que da lugar a la creación de una fuerza denominada "presión de degeneración", responsable de la existencia de la estrella de neutrones.

Las estrellas de neutrones son objetos extremadamente densos cuyo diámetro es de unos 20 km. Esto no sólo significa que tienen una gran densidad, sino que también provoca un rápido movimiento giratorio. Puesto que las supernovas son acontecimientos caóticos, y es necesario conservar todo el impulso, el pequeño objeto remanente que dejan tras de sí gira muy deprisa, lo que lo convierte en una fuente de emisión de ondas de radio.

Debido asu precisión, estas propiedades de emisión pueden utilizarse como relojes y para realizar mediciones que permitan averiguar distancias astronómicas u otras cantidades relevantes. Sin embargo, se desconocen las propiedades exactas de la subestructura que forma las estrellas de neutrones. Características como un campo magnético elevado, la producción de neutrinos, una presión y una temperatura elevadas, nos han llevado a considerar la cromodinámica o la superconductividad como elementos necesarios para describir su existencia.

Agujeros negros

Los agujeros negros son uno de los objetos más famosos que se encuentran en el universo. Son los restos de una supernova cuando la masa de la estrella original superó un valor aproximado de veinticinco masas solares. La enorme masa implica que el colapso del núcleo de la estrella no puede ser detenido por ningún tipo de fuerza que dé lugar a objetos como las enanas blancas o las estrellas de neutrones. Este colapso continúa hasta superar un umbral en el que la densidad es "demasiado alta".

Esta enorme densidad hace que el objeto astronómico genere una atracción gravitatoria tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de ella. En estos objetos, la densidad es infinita y se concentra en un pequeño punto. La física tradicional es incapaz de describirlo, ni siquiera la relatividad general, lo que exige la introducción de la física cuántica, dando lugar a un enigma que aún no está resuelto.

El hecho de que ni siquiera la luz pueda escapar más allá del "evento horizonte", la distancia umbral que determina si algo puede escapar de la influencia del agujero negro, impide realizar mediciones útiles. No podemos extraer información del interior de un agujero negro.

Esto significa que debemos realizar observaciones indirectas para determinar su presencia. Por ejemplo, se cree que los núcleos activos de las galaxias son agujeros negros supermasivos con masa girando a su alrededor. Esto se debe a que se predice que una enorme cantidad de masa se encuentra en una región muy pequeña. Aunque no podemos medir el tamaño (no nos llega luz ni información), podemos estimarlo a partir del comportamiento de la materia circundante y de la cantidad de masa que la hace girar.

En cuanto al tamaño de los agujeros negros, existe una fórmula sencilla que nos permite calcular el radio del horizonte de suceso:

\R = 2 \cdot \frac{G \cdot M}{c^2}\].

Aquí, G es la constante universal de gravitación (con un valor aproximado de 6,^{67⋅10-11 m3/s2⋅kg}), M es la masa del agujero negro y c es la velocidad de la luz.