¿Que es el colapso gravitatorio de una estrella?

¿Qué es el colapso gravitatorio de una estrella?


Al hablar sobre cómo nace una estrella en el universo, veíamos que las estrellas sobreviven gracias a un equilibrio entre la fuerza de gravedad que comprime la estrella y la presión del gas caliente en sentido contrario que es originada por el calor de las reacciones nucleares en su interior. ¿Pero qué pasa cuando todo el combustible ha sido agotado? ¿Solo actúa la fuerza de gravedad comprimiendo todo el material de la estrella? Veamos qué sucede cuando una estrella colapsa para entender esto.


El principio de exclusión


El principio de exclusión establece que dos partículas cuánticas no pueden tener igual posición y velocidad al mismo tiempo. Así, cuando una estrella comienza a comprimirse, sus partículas empiezan a acercarse para ocupar la misma posición, pero al no poder tener igual velocidad, terminan alejándose y la estrella se sostendrá de acuerdo con mas bien una repulsión que se debe al principio de exclusión ya sea entre electrones o entre neutrones y protones. Estas son llamadas estrellas de electrones, neutrones o protones.



Las estrellas comienzan a colapsar: límite de Chandrasekhar

Durante la primera mitad del siglo XX, el estudiante hindú, Subrahmanyan Chandrasekhar, alumno del astrónomo británico Sir Arthur Eddington, calculó el tamaño que pudiera tener una estrella para evitar ser comprimida por su propia gravedad una vez agotado todo su combustible. Chandrasekhar sabía que la teoría de la relatividad impone un límite a la diferencia máxima de velocidad entre las partículas cuánticas de una estrella hasta el valor de la velocidad de la luz.

Por lo tanto, tendría que haber un límite en el que la repulsión que aparece por el principio de exclusión es ínfima comparada con la fuerza de gravedad de la estrella, cuando esta es muy masiva. Así encontró que estrellas con masas dos veces y medio la masa solar, no podrían soportar su propio peso y terminarían por comprimirse hasta un tamaño nulo. Este valor se conoce con el nombre de límite de Chandrasekhar.



Estrellas masivas

Cuando una estrella sobrepasa en masa el valor límite de Chandrasekhar, gasta rápidamente su combustible y empieza a comprimirse. No hay nada que detenga su colapso: la fuerza de compresión gravitacional es tan intensa que las partículas materiales que la conforman ya no obedecen el principio de exclusión y todas terminan por estar en la misma posición y con la misma velocidad, justamente, un punto sin masa, en el espacio.

Ese punto es una singularidad, con una densidad de cientos miles de millones toneladas por centímetros cúbicos. En este caso, la masa no se habría destruido porque sería una violación al principio de conservación de la materia, sino mas bien, transformada en energía gravitacional de acuerdo a la ecuación de Einstein E= mc2.

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Agujero negro

Todo lo que quedaría es un agujero negro en el espacio cuya estructura sería:

En su interior, la singularidad. En este punto, el tiempo queda reducido a cero.
En el límite radial, el horizonte de sucesos, que conforma su área superficial. Representa los caminos de los rayos luminosos que no pueden escapar al exterior, ni ingresar al interior y se mantienen orbitando hasta que el hueco encuentre su final.
La distancia radial entre la singularidad y el horizonte de suceso no está vacía, sino compuesta por un campo gravitacional intenso que no deja escapar ni las partículas luminosas,
Justo en la singularidad, tanto el tiempo como el espacio habrían encontrado su final.

¿Sabes qué psaría si un agujero negro se acercara al sistema solar?

Fuente:
http://www.ojocientifico.com/4982/que-es-el-colapso-gravitatorio-de-una-estrella