Estrellas como no las vemos

Sé que una gran proporción de la audiencia de este recurso son especialistas en diversos campos de la ciencia.
Pero también sé que es visitado por muchas personas que simplemente están interesadas en los fenómenos naturales (me considero de este tipo), lo que no resta valor a su deseo de conocer el Universo tanto como la imaginación y la paciencia lo permiten.

Por lo tanto, este artículo tiene como objetivo entretener y, posiblemente, empujar a alguien a un estudio más profundo del tema, así como, simplemente, introducir una nueva visión y representación de cosas aparentemente familiares.

Entonces, sobre las estrellas

Lo que una persona puede ver en el cielo ni siquiera se acerca a lo que realmente está sucediendo allí. Lo que se revela a nuestros ojos es un pasado muy reducido de nuestro universo. Por lo tanto, cuando se trata de estrellas, una persona generalmente tiene una imagen de puntos brillantes en el cielo, o algo muy similar a nuestro Sol, flotando en las profundidades del espacio.

De hecho, la mayoría de las estrellas son estas bolas gaseosas "aburridas" y brillantes. ¡Pero hay algo increíble en la inmensidad del espacio! Aunque nos parece el mismo punto pequeño y tenue en el cielo.

No describiré científicamente la evolución de las estrellas o el diagrama de Hertzsprung-Russell aquí. Quiero mostrar cuán diverso es el concepto de "estrella" y cómo esta diversidad no se correlaciona con lo que ponemos en este término desde la infancia (y algunos, como yo, hasta tiempos posteriores).

Enana marrón

Por ejemplo, aquí hay una estrella para ti: Gliese 229B. Enana marrón.


Esto es exactamente lo contrario del significado de la palabra en sí: "estrella", brillo, resplandor.
Júpiter es muy similar a esta estrella y, de hecho, no muy diferente de ella. Algunas variedades de enanas marrones se llaman Júpiter calientes. Pero todavía hay diferencias. Aunque el radio de estas estrellas es comparable al de los planetas gigantes, generalmente son decenas de veces más masivas, además de emitir infrarrojos y rayos X.

Volando junto a una estrella así, la veremos como una especie de lámpara de noche. Sin corona, sin brillo brillante, sin ojos entrecerrados, etc. Imagina que estás mirando al Sol a través de un casco de soldadura. Un planeta de lava al rojo vivo de brillo rojizo es lo que esta estrella vería a nuestros ojos. Y esto es en el mejor de los casos.

¡Las enanas marrones ultra geniales no brillan en absoluto!
Al estar cerca, lo más probable es que veamos solo una bola oscura bloqueando el cielo estrellado. Y si la distancia de nosotros a la estrella fuera la misma que la de la Tierra al Sol, ¡lo más probable es que no sepamos que estamos volando más allá de una estrella! Cualquier planeta suele estar iluminado por la estrella situada en el centro de su órbita, pero las enanas marrones ultrafrías sí lo están, por lo que no hay nadie que las ilumine.

¡También es interesante que los sistemas planetarios también sean posibles alrededor de las enanas marrones! Los científicos han descubierto que a menudo estas estrellas ya débiles están rodeadas por un disco de polvo similar al que se formó nuestro sistema solar.

Es triste que no podamos ver una sola enana marrón en el cielo a simple vista. Incluso en las montañas y en el mejor clima para las observaciones.

Sistemas estelares

Tendremos suerte si nuestra enana es parte de un sistema de estrellas. Un sistema estelar son dos o más estrellas unidas por fuerzas gravitacionales.
Aquí, por ejemplo, es como los telescopios ven un sistema binario, del cual forma parte el mencionado Gliese 229B (la pequeña bola de la derecha).


En tal sistema, una enana marrón ultrafría se vería muy similar a algún tipo de planeta gigante gaseoso que orbita una estrella "normal".
Resulta que un sistema de estrellas no es un fenómeno tan raro. Y este es otro dato sorprendente. Algunas de las estrellas que vemos son en realidad enormes cúmulos estelares, que nos parecen una sola estrella brillante debido a su gran distancia. Y algunos no son tan grandes, las llamadas estrellas múltiples. Detengámonos en cada uno de los sistemas con más detalle.

Tome dos estrellas en el cielo que parecen estar cerca una de la otra. De hecho, casi todos están lejos unos de otros "más profundos" en el espacio. Casi todos. Hay excepciones.


Por ejemplo, en el cielo, las Pléyades son claramente visibles a nuestros ojos. Este es un cúmulo estelar en el que las estrellas están realmente "cerca" unas de otras. Escribí "cerca" entre comillas, porque la distancia entre ellos se calcula en años luz. El radio del cúmulo es de unos 12 años luz. A modo de comparación, si nuestro Sistema Solar estuviera ubicado aproximadamente en el centro de las Pléyades, entonces la estrella más externa del cúmulo estaría una vez y media más lejos que la Alfa Centauri más cercana.
Cuando hace buen tiempo y lejos de las ciudades, se pueden distinguir entre 10 y 14 de los representantes más brillantes de este cúmulo, ¡pero en realidad hay unos 1000 de ellos! ¡El cielo del planeta dentro de las Pléyades se vería simplemente mágico! El cúmulo consiste principalmente en gigantes azules brillantes. Decorarían el cielo con hermosas luces blancas azuladas, pero, desafortunadamente, no permitirían el origen de una vida similar a la nuestra debido a la radiación destructiva que literalmente penetra en toda la región de este sistema estelar.

En los cúmulos, las estrellas generalmente no tienen un centro de masa claro. Pero hay sistemas, como el mencionado anteriormente, que consisten en múltiplos del número de estrellas que están muy cerca unas de otras, incluso para los estándares de nuestro Sistema Solar, y orbitan alrededor de un centro de masa común. Se les llama sistemas múltiples de estrellas, o simplemente estrellas múltiples.
Un buen ejemplo es el sistema Mizar-Alcor en la constelación de la Osa Mayor.


Mira la Osa Mayor, incluso cerca de la ciudad puedes notar que la segunda estrella de la Osa Mayor (Mizar) en la constelación en realidad consta de dos estrellas, la otra, más pequeña, es Alcor. En realidad, estaba físicamente cerca de su vecino, según nos parece, a una distancia de un cuarto de año luz. Pero aún más interesante es que vemos dos estrellas, ¡y hay seis de ellas en este sistema!
Y resultó que tales estrellas múltiples no son infrecuentes. ¡Muchas de las estrellas que vemos en el cielo y consideramos estrellas individuales son de hecho dobles, triples, cuádruples, quíntuples y más! ¿Por qué no nos damos cuenta de esto? Porque, por regla general, las estrellas "secundarias" son demasiado tenues contra el fondo de las "primarias", que son muchas veces más brillantes, o la distancia entre ellas es tan pequeña que nuestros ojos simplemente no tienen suficiente resolución para dividir a sus vecinos en objetos separados a gran distancia.

En tales sistemas, la mayoría de las veces lo más interesante es que los vecinos pueden ser los tipos más diferentes de estrellas.
Sirio, la estrella más brillante del cielo, es en realidad un binario.


La estrella principal es muy ordinaria y corriente. Es solo 1,7 veces más grande que nuestro Sol. Solo que brilla 22 veces más brillante y con una luz más blanca y azulada, a diferencia de nuestra luminaria. Su compañera, Sirio B, es una enana blanca. ¡Su radio es aproximadamente igual al radio de nuestra Tierra, y su masa es aproximadamente igual a la masa de nuestro Sol!

Estrellas ultradensas

Una enana blanca es una estrella pequeña y tenue, anteriormente el núcleo de una gigante roja. La formación de tales estrellas, sin entrar en detalles complejos, puede explicarse por la victoria de la gravedad. El cese de las reacciones termonucleares internas en la gigante roja conduce al desprendimiento de su caparazón y a una compresión increíblemente fuerte del núcleo. ¡La materia de una estrella está tan densamente encerrada en un pequeño volumen que 1 centímetro cúbico de su materia pesaría 10 toneladas en la Tierra! A pesar de la vista aparentemente aburrida (volando cerca, veríamos una bola blanca y brillante, del tamaño de un planeta), la belleza de las enanas blancas en su entorno. A menudo, una poderosa explosión arranca la materia de la superficie de la gigante roja y la lleva al espacio circundante a gran velocidad. La nube resultante, que conocemos como nebulosa, agrada a nuestros ojos con todos los colores de los elementos químicos que alguna vez se formaron en las entrañas de la estrella muerta.




La segunda imagen muestra la nebulosa NGC 3132. Aquí, la estrella primaria no es una enana blanca (es un poco más pequeña y un poco más alta), sino que fue la estrella primaria la que hizo que la estrella primaria expulsara materia. Imagina la belleza que podríamos observar mientras estamos dentro de esta nebulosa, en la órbita de esta estrella binaria. Tendríamos que armar nuestros ojos para ver algo más que un cielo ordinario con estrellas. La nebulosa se ve tan hermosa solo desde lejos. Desde una gran distancia, la nube parece densa, pero en realidad, la materia está muy dispersa y, de cerca, lo más probable es que no sea diferente de nuestro cielo nocturno. Sin embargo, si ponemos la cámara en una exposición prolongada en un planeta hipotético junto a la estrella central, veríamos un cielo fantásticamente hermoso: ¡una nebulosa multicolor que cubre todo el firmamento con todas sus barras!
Recuerda las hermosas fotos en color de la Vía Láctea. Están hechos con un gran envejecimiento. Nuestros ojos no ven nada como esto.


Con su pequeño tamaño, la enana blanca, debido a su enorme masa, tiene una importante influencia gravitacional en su entorno. Aquí, por ejemplo, hay una foto donde, aunque el enano mismo no es visible, su influencia es claramente visible.


Aquí, la esfera de la derecha es una estrella gigante, cuya materia es devorada sin piedad por la enana blanca de la izquierda. En el proceso, la materia fluye de un vecino a otro, girando alrededor de una estrella masiva (aunque pequeña en comparación con la víctima) y asentándose gradualmente en su superficie. Se forma un disco de acreción, que es un fenómeno muy hermoso desde el punto de vista de la observación. Imagina los anillos de Saturno que brillan como el Sol. Solo que estos anillos son mucho más grandes, retorcidos en espiral y uno de los extremos de los anillos va directamente al cuerpo de la estrella, formando un alargamiento en forma de ola gigante en su superficie. Y en nuestro cielo, podemos observar un punto de luz ordinario.

Pasemos al hermano de la enana blanca, la estrella de neutrones.
Cuando una gigante roja se despide de la vida, tiene la oportunidad de dar a luz a algo más denso que una enana blanca. Si la masa de la estrella excede el límite de Chandrasekhar, se forma una estrella de neutrones a partir del núcleo del gigante. Su masa sigue siendo comparable a la masa del Sol, pero su tamaño es bastante sorprendente: ¡el radio de las estrellas de neutrones es de solo 10-20 kilómetros! Debido a la rápida disminución de tamaño, como un patinador que gira tirando de sus manos hacia su cuerpo, ¡estas estrellas giran a velocidades increíbles! Muchas de las estrellas de neutrones giran a velocidades de hasta 1.000 revoluciones por segundo. ¡Eso es aproximadamente 10 veces más rápido que el cigüeñal de un automóvil a las rpm máximas!
Curiosamente, debido a la distorsión gravitacional, si pudiéramos ver la heterogeneidad de la superficie de la estrella de neutrones, veríamos más de la mitad del disco.


Las estrellas de neutrones también forman parte de múltiples sistemas y forman discos de acreción.
Hablando de discos de acreción, también vale la pena señalar el sistema Cygnus X-1. Aunque, según los científicos, hay un agujero negro allí. De hecho, este sistema es el primero de los candidatos para los agujeros negros. El hecho es que Cygnus X-1 emite una fuerte radiación de rayos X, y este es el primer signo de la presencia de un agujero negro y un disco de acreción a su alrededor, formado por un donante, una supergigante azul cercana.
No te aconsejo que vueles cerca de tales sistemas, la poderosa radiación matará toda la vida en tu nave espacial mucho antes de que te acerques lo suficiente como para distinguir el disco de acreción del resplandor de un gigante.
El disco de acreción en la película "Interstellar" se muestra muy bellamente. Pero, desafortunadamente, no hubo una estrella víctima.

Los agujeros negros no son realmente estrellas, y probablemente merecen un artículo aparte, de los cuales hay un gran número en Internet.

Sistemas planetarios

Finalmente, me gustaría hablar sobre las estrellas con sistemas planetarios. El descubrimiento de exoplanetas es relativamente reciente, ¡pero la cantidad de planetas y candidatos ya encontrados es asombrosa! ¡Solo durante el año pasado, se descubrieron un poco menos de mil exoplanetas!
Recuerda, cuando miraste al cielo hace 10-15 años, ¿podrías pensar que miles de millones de planetas orbitan alrededor de las estrellas que ves? (A juzgar por el artículo de Wikipedia, hay alrededor de 100 mil millones de planetas en la Vía Láctea).
Cómo se ven los sistemas planetarios, podemos decirlo por nuestra propia experiencia, es bastante aburrido si no estás cerca de ninguno de los planetas.
Pero si los planetas se están formando, ¡el espectáculo se vuelve mucho más interesante! El polvo y el gas se reúnen alrededor de un centro común, una nube luminosa, formando una nebulosa en forma de disco iluminada desde adentro. La estrella en el centro aún no tiene límites claros, y la nube más densa a su alrededor no te permite verla. Los grupos, que pueden convertirse en planetas en el futuro, proyectan sombras uniformes que van a los bordes del disco.
Lo más probable es que no haya necesidad de armar el ojo aquí: la planitud y la iluminación de la materia nos permitirán observar el nacimiento de un nuevo Sistema Estelar en todo su esplendor.

Conclusión

¡Es sorprendente cuánto pusieron nuestros antepasados en el concepto de una estrella y cuánto se le ha agregado en los últimos siglos! Solo queda esperar a que la humanidad pueda estudiar libremente los cuerpos celestes, acercándose a ellos directamente, para confirmar personalmente las teorías descubiertas en la punta de la pluma. ¿Qué otras fotos hermosas llenarán los artículos científicos? ¿Cómo será el mundo de las estrellas para nosotros en el futuro?..

P.D.
Deliberadamente no publiqué aquí numerosas pinturas de estrellas en la imaginación de los artistas. Solo fotos y diagramas. ¡He escuchado en alguna parte que la mejor tarjeta de video del mundo es nuestra imaginación!

Fuente: geektimes.ru/post/242578/