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¿De dónde vienen las enanas blancas?

Dónde termina una estrella al final de su vida depende de la masa con la que nació. Las estrellas que tienen mucha masa pueden terminar su vida como agujeros negros o estrellas de neutrones. Una estrella de masa baja o media (con una masa inferior a aproximadamente 8 veces la masa de nuestro Sol) se convertirá en una enana blanca. Una enana blanca típica es tan masiva como el Sol, pero solo un poco más grande que la Tierra. Esto hace que las enanas blancas sean una de las formas más densas de materia, superada solo por las estrellas de neutrones y los agujeros negros.

Agujero negro	Estrella de neutrones	Enana blanca

Las estrellas de masa media, como nuestro Sol, viven fusionando el hidrógeno dentro de sus núcleos en helio. Esto es lo que está haciendo nuestro Sol ahora. El calor que genera el Sol por su fusión nuclear de hidrógeno en helio crea una presión hacia el exterior. En otros 5 mil millones de años, el Sol habrá agotado todo el hidrógeno de su núcleo.

Esta situación en una estrella es similar a una olla a presión. Calentar algo en un recipiente sellado provoca una acumulación de presión. Lo mismo sucede con el sol. Aunque el Sol puede no ser estrictamente un contenedor sellado, la gravedad hace que actúe como tal, tirando de la estrella hacia adentro, mientras que la presión creada por el gas caliente en el núcleo empuja a salir. El equilibrio entre la presión y la gravedad es muy delicado.

Cuando el Sol se queda sin hidrógeno para fusionarse, el equilibrio se inclina a favor de la gravedad y la estrella comienza a colapsar. Pero compactar una estrella hace que se caliente de nuevo y es capaz de fusionar el poco hidrógeno que queda en un caparazón envuelto alrededor de su núcleo.

(Betelgeuse)
El 15 de enero de 1996, el telescopio espacial Hubble captura la primera imagen directa de una estrella, A. Dupree (CfA) y la NASA.

Esta capa de hidrógeno en llamas expande las capas externas de la estrella. Cuando esto suceda, nuestro Sol se convertirá en una gigante roja; ¡Será tan grande que Mercurio será completamente tragado!

Cuando una estrella se agranda, su calor se esparce, haciendo que su temperatura general sea más fría. Pero la temperatura central de nuestro Sol gigante rojo aumenta hasta que finalmente está lo suficientemente caliente como para fusionar el helio creado a partir de la fusión del hidrógeno. Eventualmente, transformará el helio en carbono y otros elementos más pesados. El Sol solo pasará mil millones de años como gigante roja, a diferencia de los casi 10 mil millones que gastó arduamente en la quema de hidrógeno.

Ya sabemos que las estrellas de masa media, como nuestro Sol, se convierten en gigantes rojas. Pero, ¿qué sucede después de eso? Nuestro Sol gigante rojo sigue produciendo helio y produciendo carbono. Pero cuando ha terminado su helio, no está lo suficientemente caliente como para poder quemar el carbono que creó. ¿Y ahora qué?

Dado que nuestro Sol ganó » Si está lo suficientemente caliente como para encender el carbón en su núcleo, sucumbirá a la gravedad nuevamente. Cuando el núcleo de la estrella se contrae, provocará una liberación de energía que hará que la envoltura de la estrella se expanda. ¡Ahora la estrella se ha convertido en un gigante aún más grande que antes! ¡El radio de nuestro Sol será más grande que la órbita de la Tierra!

El Sol no será muy estable en este punto y perderá masa. Esto continúa hasta que la estrella finalmente despega sus capas externas. Sin embargo, el núcleo de la estrella permanece intacto y se convierte en una enana blanca. La enana blanca estará rodeada por una capa de gas en expansión en un objeto conocido como nebulosa planetaria. Se les llama así porque los primeros observadores pensaron que se parecían a los planetas Urano y Neptuno. Hay algunas nebulosas planetarias que se pueden ver a través de un telescopio de jardín. Aproximadamente en la mitad de ellos, la enana blanca central puede verse usando un telescopio de tamaño moderado.

Las nebulosas planetarias parecen marcar la transición de una estrella de masa media de gigante roja a enana blanca. Las estrellas que son comparables en masa a nuestro Sol se convertirán en enanas blancas dentro de los 75.000 años posteriores a la explosión de sus envolturas. Eventualmente, al igual que nuestro Sol, se enfriarán, irradiarán calor al espacio y se desvanecerán en trozos negros de carbono. Puede tomar 10 mil millones de años, pero nuestro Sol algún día llegará al final de la línea y se convertirá silenciosamente en una enana negra.

Las enanas blancas pueden informarnos sobre la edad del Universo. Si podemos estimar el tiempo que tarda una enana blanca en enfriarse y convertirse en una enana negra, eso nos daría un límite más bajo en la edad del Universo y de nuestra galaxia, pero debido a que las enanas blancas tardan miles de millones de años en enfriarse, no creo que el universo sea lo suficientemente viejo todavía para que muchas, si es que hay alguna, enanas blancas se hayan convertido en enanas negras.Encontrar enanas negras sin duda alteraría nuestra comprensión del proceso de enfriamiento en las enanas blancas.

Observaciones de enanas blancas

La flecha apunta a la enana blanca, Sirio B, junto a la gran Sirio A.

Hay varias formas de observar las estrellas enanas blancas. La primera enana blanca que se descubrió se encontró porque es una estrella compañera de Sirio, una estrella brillante en la constelación de Canis Major. En 1844, el astrónomo Friedrich Bessel notó que Sirius tenía un ligero movimiento hacia adelante y hacia atrás, como si estuviera orbitando un objeto invisible. En 1863, el óptico y fabricante de telescopios Alvan Clark descubrió este misterioso objeto. Posteriormente se determinó que esta estrella compañera era una enana blanca. Este par ahora se conoce como Sirio A y B, siendo B la enana blanca. El período orbital de este sistema es de aproximadamente 50 años.

Dado que las enanas blancas son muy pequeñas y, por lo tanto, muy difíciles de detectar, los sistemas binarios son una forma útil de localizarlas. Al igual que con el sistema de Sirio, si una estrella parece tener algún tipo de movimiento inexplicable, podemos encontrar que la estrella única es en realidad un sistema múltiple. Tras una inspección de cerca, podemos encontrar que tiene una compañera enana blanca.

El telescopio espacial Hubble, con su espejo de 2,4 metros y óptica avanzada, ha estado observando con éxito enanas blancas con su cámara planetaria y de campo amplio. En agosto de 1995, esta cámara observó más de 75 enanas blancas en el cúmulo globular M4 en la constelación de Escorpio. Estas enanas blancas eran tan tenues que la más brillante de ellas no era más luminosa que una bombilla de 100 vatios vista a la distancia de la Luna. M4 se encuentra a 7.000 años luz de distancia, pero es el cúmulo globular más cercano a la Tierra. También tiene aproximadamente 14 mil millones de años , por lo que muchas de sus estrellas están cerca del final de sus vidas.

Imagen ROSAT de HZ 43

Los telescopios ópticos no son la única forma de ver las enanas blancas. La enana blanca HZ 43 fue observado por el satélite de rayos X ROSAT. Los rayos X provienen del interior de la superficie visible de la enana blanca. Esta región es muy densa y puede ser tan caliente como 100.000 grados en una enana blanca muy joven. Una enana blanca «s Las capas externas contienen solo helio e hidrógeno y, por lo tanto, son esenciales y transparente a los rayos X que son emitidos por las capas internas mucho más calientes.

Última modificación: diciembre de 2006