Discos de Acreción en Sistemas Binarios III

Este post es el tercero y último de una línea de artículos en los que explico que narices significa su horrible título. Si no los has leído, te recomiendo que le eches un ojo para saber de qué va este, aunque en principio voy a tratar que se entienda sin ellos (de una forma básica in extremis).

En el primero expliqué qué son los sistemas binarios y los discos de acreción. En el segundo desarrollé cómo pueden formarse estos discos en un sistema binario.

En este abordaremos algunos procesos astronómicos relevantes en los que intervienen los discos de acreción.

Como ya dije, la materia del disco de acreción va perdiendo energía debido a su propia viscosidad. Esto lo frena, haciendo que caiga en espiral hacia el centro al mismo tiempo que se calienta.

Como también dije, en muchas ocasiones podemos encontrar que el objeto alrededor del que cae no es una estrella normal, si no un “objeto compacto”. Esto es, un agujero negro, una estrella de neutrones o una enana blanca. De estos tres objetos el único que puede verse por si mismo es la enana blanca.

Llegados a este punto debo mencionar la Ley de Stefan-Boltmanz. Esta ley describe cómo un cuerpo a cierta temperatura tiene una emisión energética, en forma de radiación electromagnética. Cuanto mayor es la temperatura, mayor emisión tendrá. Tal como nos indica la Ley de Planck, la forma en que esta energía se distribuye en el espectro electromagnético depende de la temperatura, de tal forma que a mayor temperatura mayor presencia de ondas de corta longitud de onda habrá.

En cristiano: Un cuerpo caliente emite radiación y el tipo de radiación depende de la temperatura. Ejemplos:

  1. El cuerpo humano emite radiación infrarroja (lo que vulgarmente llamamos “calor”).
  2. Un hierro cerca del punto de fusión (aprox. 1600 ºC) se dice que se pone “al rojo vivo”. Está tan caliente que además de infrarrojos comienza a emitir luz roja.
  3. Un cuerpo como el Sol, cuya superficie está a unos 5500 ºC, emite infrarrojos, luz visible y ultravioletas. De lo que más emite es luz visible Amarilla, de ahí el color que nosotros vemos.
  4. Un cuerpo suficientemente caliente puede emitir casi todo en ultravioleta, rayos X o incluso rayos Gamma (cuyas longitudes de onda con mucho más cortas que las de la luz.

Todo esto se ve muy bien en la siguiente figura:

Fuente: Wikipedia

Fuente: Wikipedia

La cuestión es que cuando el gas del disco va cayendo hacia la estrella se calienta cada vez más y por tanto comienza a brillar, en radio, en infrarrojo, en visible e incluso en rayos X.

Esto nos permite “observar” objetos que de otra forma serían invisibles para nosotros, como es el caso de un agujero negro o una estrella de neutrones. A estos cuerpos también se los puede localizar por su influencia gravitatoria, pero este es un método más directo.

Por otro lado, la acreción en sistemas binarios permite explicar las novas y las supernovas tipo I-a.

Una nova consiste en el repentino aumento de brillo  (del orden de 10000 veces) de una estrella. Lo de nova le viene a que cuando aumenta tan enormemente de brillo, una estrella invisible para nosotros, puede llegar a verse.

Una nova ocurre debido a la acreción en un sistema binario compuesto por una estrella normal y una enana blanca. A medida que el gas (casi todo hidrógeno) del disco de acreción cae y se acumula en la superficie de la enana blanca, se va volviendo más caliente y denso. Así, puede llegar un punto en el que se inicie una reacción nuclear en la superficie de la enana blanca: básicamente es un “petardo nuclear” de mucho cuidado. Sin embargo, este proceso no daña a la propia enana blanca, por lo que es un proceso que puede darse periódicamente.

Una supernova tipo I-a, es parecida a una nova ya que también se origina por una explosión nuclear debida a la acreción sobre una enana blanca. Las diferencias con la nova son tres. En primer lugar, la supernova puede llegar a aumentar el brillo de la estrella del orden de un millón de veces. En segundo lugar, el mecanismo de la explosión afecta a la estructura de la estrella: después de la explosión queda algo completamente diferente (se transforma en un agujero negro o una estrella de neutrones) o, incluso, la estrella se desintegra. La tercera diferencia es su mecanismo. Mientras que en la nova la explosión se produce en la superficie por fusión del hidrógeno, en la supernova tipo I, la reacción nuclear se inicia en el interior de la propia enana blanca y consiste en la fusión del carbono, oxígeno y nitrógeno que la forma. Un petardo nuclear impresionantemente grande. Tanto que durante un breve lapso de tiempo puede llegar a ser mucho más brillante que la suma del resto de estrella de la galaxia en la que se encuentra.

Las pocas veces que hemos podido observar una supernova en nuestra galaxia, su brillo ha sido tal que fueron visibles a simple vista… de día. Sobre esto hablaré otro día.

Lo interesante de Novas y supernovas es que las explosiones ocurren siempre bajo ciertas condiciones conocidas. La explosión resultante es entonces muy característica. Como conocemos el brillo al que dan lugar cuando ocurren, si las observamos muy lejos, por ejemplo en otra galaxia, podemos aprovechar para medir el brillo. Comparando el brillo medido con el brillo que sabemos que se alcanza, podemos estimar la distancia a la que se encuentra. Resumiendo: son indicadores de distancia muy fiables.

Bueno, y con esto acabo ya de daros la tabarra sobre discos de acreción. Espero que este último artículo no haya sido el peor de todos en cuestión de inteligibilidad. Sé que hay muchas cosas que no explico, pero hacerlo requeriría varios posts. Con tiempo, espero poder llegar a explicar muchas más cosas relacionadas con astrofísica. Comenzando por lo de la “evolución estelar”. Es decir, porque narices las estrellas se hinchan y se enfrían repentinamente en cierto momento de sus vidas.

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4 comentarios to “Discos de Acreción en Sistemas Binarios III”

  1. Gouki Says:

    ya que hablas de enanas blancas.
    Hace poco lei un articulo sobre la extension de la vida en nuestro planeta tras convertirse el Sol en una enana blanca, mediante una alimentacion controlada de hidrogeno para dar luz al planeta durante miles de millones de años.

    saludos.

  2. Artículo sobre Acreción « Curiosidad Científica Says:

    […] en Sistemas…Artículo sobre Acrec… en Discos de acreción en Sistemas…Gouki en Discos de Acreción en Sistemas…Discos de Acreción e… en No es cuestión de verlo más…Discos de Acreción e… […]

  3. Aureus Says:

    Bueno, me ha costado llegar hasta aquí… pero este me ha parecido el más claro e interesante de los 3. Y valia la pena leer los anteriores, también.

    Lo de las novas y supernovas (de las que sólo conocía el nombre) me ha parecido de lo más interesante.

    Saludos.

  4. ahskar Says:

    Gouki: pues suena interesante el artículo. La verdad que así de pronto, me parece una idea muy rara, más que nada porque de la mayor parte de nuestro sistema no quedarán más que algunas cenizas cuando el Sol sea una enana blanca. Por otro lado la propia enanablanca aun brillaría muy intensamente durante bastante tiempo. Pero no deja de sonarme curioso ^^ Si tienes el link por ahí le echaré un ojo.

    Aureus: Pues muchas gracias por llegar. Creo que si he conseguido llevar a alguien ajeno a estos temas por los tres artículos sin que enloquezca o renuncie, ha merecido la pena escribirlos ^^
    Sobre las novas y las supernovas es posible que hable más adelante.


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