A horcajadas en el Tiempo

Estrellas Enanas Blancas
La imagen de la izquierda corresponde a la Nebulosa Planetaria del Anillo en la
constelación de La Lira (Lyr). La luz azul en el centro de la nebulosa es emitida por helio
ionizado. La parte exterior de la nebulosa se ha enfriado y los elementos ahí dominantes
son oxígeno e hidrógeno neutro. El centro caliente de la estrella enana blanca se puede
distinguir como un punto de luz en medio de la nebulosa.
Mediciones Doppler que se han efectuado últimamente revelan cambios en expansión de
la nebulosa. Una medida típica de una nebulosa planetaria es de alrededor de 10.000 UA,
y su tiempo de vida visible es de aproximadamente 50.000 años, despejándose para dejar
a la vista a la enana blanca en su configuración plena.
Pese al tiempo que transcurre en despejarse una nebulosa planetaria, las enanas blancas
siguen siendo visibles, ya que brillan por que se encuentran aún muy calientes; aunque
las enanas blancas no tienen fuentes de poder interna, su enfriamiento interior dura miles
de millones de años. El brillo que generan es producto de la conducción hacia la
superficie de la estrella de la energía térmica residual que se encuentra almacenada en el
interior profundo del núcleo de la enana blanca.
Cuando se está señalando una estimación de densidad para las enanas blancas de aproximadamente una tonelada por centímetro
cúbico, se está definiendo para ellas una estructura física sorprendente y fuera de lo común. Se consigna para las enanas blancas una materia
que se encuentra degenerada, ya que está tan comprimida que los átomos han perdido todos sus electrones y estos forman un mar de
electrones libres que se mueven entre los núcleos pero no los orbitan, ya que en este estado de la materia los electrones no perciben la
presencia de éstos (electrones degenerados). En un gas normal, no degenerado, si la temperatura disminuye, el movimiento medio de las
moléculas y con ello la presión del gas también disminuye. En un gas degenerado los electrones libres están tan comprimidos que no pueden
estar en reposo pues violarían las reglas de la mecánica cuántica (el principio de exclusión de Pauli). Así el gas degenerado puede enfriarse todo
lo que quiera, pero la presión del gas no se modificará pues depende de la presión proporcionada por los electrones y ésta a su vez depende de
la densidad y no de la temperatura. El Sol morirá como una enana blanca y se quedará como una esfera de unos 10.000 kilómetros de diámetro
y totalmente frío.
Cuando nos referimos a «gas degenerado» estamos señalando de que se trata de una materia cuyos átomos han sido sometidos a
fuertes presiones y temperaturas altísimas y que se han despojado de sus electrones. En otras palabras, ellos han sido ionizados. La presión que
genera el gas dentro de una estrella se debe a los electrones. Si la densidad de un entorno de materia es muy alta las partículas de ésta son
forzadas a juntarse. Por otro lado, conocemos una ley de la física que determina los límites de movimiento de los electrones a un nivel seguro de
energía y ello no permite su existencia en un mismo nivel, salvo que se muevan en sentido contrario o a velocidades distintas, por lo tanto, en un
gas denso en el cual se compacta la materia los electrones tienden a alojarse en los niveles inferiores de energía apretujándose unos con otros
degenerándose. Es, la consecuencia de lo anterior en que se genera un gas que llamamos de materia degenerada. En ese estado, los electrones
del gas degenerado son los que producen la resistencia para buscar el equilibrio frente a la fuerza de gravedad que trata de desplazarlos para
juntarlos aun más en un espacio de nivel de energía que se encuentra absolutamente copado (los electrones al ser empujados a juntarse su
energía cambia lo que los obliga a desplazarse a otro nivel de energía que ya se encuentra ocupado).
El Sol, pese a estar en su edad media, quemará todo su hidrógeno hasta convertirlo en helio, el cual también podrá quemar gracias a la
masa que mantendrá y lo convertirá en carbono, después ya no tendrá más fuentes adicionales de producción de energía disponible; ello nada lo
evitará. Entonces, ahí se transformará en una estrella enana blanca fría y degenerada.
El proceso y degeneración de una enana blanca es, aparentemente -a escala astronómica- larguísimo, como lo comprobaría estudios
recientemente realizados. Los astrónomos chilenos Dante Minninti y René Méndez midieron 15 enanas blancas muy viejas -con unos 10 mil
millones de años de antigüedad- en los límites de la Vía Láctea. Comprobaron que ni se enfrían ni debilitan tan raudamente. Ello, implicaría que
seguramente la existencia de estas enanas sería abundante en el cosmos, implicando con ello que parte de la materia que buscamos que
debería existir en los halos galácticos estaría compuesta por estos astros.
Lo que frena el colapso gravitatorio en una enana blanca es la presión de Fermi de los electrones. Ello se caracteriza porque los
electrones que giran alrededor del átomo tratan de mantener su órbita, impidiendo que otro entre en ella, para lo cual oponen resistencia. Esa es
la presión que, finalmente, sostiene a la estrella y que impide que colapse producto de la gravedad. Ahora bien, si la estrella comporta una masa
superior a M › 6M , su ciclo de combustión nuclear continúa hasta producirse en ella un núcleo de hierro y que, al alcanzar este una masa de
aproximadamente 1,44 M , entonces esa estrella alcanza una gravedad lo bastante fuerte como para que los electrones se compriman hasta
desplomarse sobre los protones (partículas que se hallan en el núcleo atómico) y los convierte en neutrones (otro elemento constituyente del
núcleo), los que se repelan mutuamente debido a la interacción fuerte (que es la fuerza que mantiene los neutrones y protones unidos pero que
se vuelve repulsiva en materia formada casi exclusivamente de neutrones), produciéndose una catástrofe en la estrella que se queda sin su
fuente de sustentación mecánica.
Las estrellas de gran masa se convierten en estrellas de neutrones o agujeros negros. En el caso de estrellas de masa intermedia como
http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-03_05.htm (3 of 6)29/12/2004 23:18:01