El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

¿Por qué "explota" una supernova?

Esta entrada es la respuesta a una pregunta formulada por Alberto aquí. Si aún no has leído esta respuesta, deberías hacerlo antes de seguir leyendo: me baso en conceptos expuestos allí.

La pregunta de Alberto es básicamente ésta: ¿Por qué razón “explota” una supernova? Cuando la estrella ha consumido todo su hidrógeno, ¿por qué no simplemente se apaga y se convierte en un “ladrillo flotante” en el espacio?

Si habéis leído el artículo sobre el calentamiento del Sol, ya tenéis una idea de por qué una estrella, consumido el hidrógeno, no puede simplemente “apagarse” y convertirse en una masa inerte en el espacio. Un ladrillo de 1 kg es un objeto estable. Un ladrillo de 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 kg no puede serlo nunca: la presión gravitatoria es tan enorme que, sin nada que la compense, el “ladrillo” se colapsaría y sus átomos se destruirían.

Por lo tanto, cuando una estrella ha consumido todo el hidrógeno del núcleo, no puede simplemente detener la fusión y ya está. Dependiendo de su masa, puede seguir varios caminos, y uno de ellos es el de la supernova (que nuestro Sol nunca producirá por ser demasiado pequeño y no tener una estrella compañera). Hay varios tipos de supernova, y tratarlos en detalle sin extenderme mucho es imposible, de modo que voy a dar una breve y simplificada explicación de por qué se producen. Si hay suficiente interés, podemos hacer una serie de artículos sobre la vida de las estrellas. Por ahora, centrémonos en las supernovas de tipo Ia (que son las del artículo que originó la pregunta de Alberto).

Sabemos que la energía que liberan las estrellas se debe a la fusión - del hidrógeno, o de otros elementos cuando no queda hidrógeno. Esta energía es necesaria para compensar la presión gravitatoria que trata de colapsar la estrella (si no es suficiente para ello, entonces se produce un agujero negro). Bien, ¿por qué se produce una supernova Ia?

Cuando una estrella ha consumido el hidrógeno, se comprime mucho y es posible que consiga tal presión y temperatura en el núcleo que se encienda la fusión del helio, alargando la vida de la estrella. (Para esto hacen falta unos cien millones de grados centígrados). El resultado de la fusión del helio (que tiene varias etapas) es carbono y oxígeno, pero para conseguir fusionar éstos hace falta una temperatura gigantesca, que muchas estrellas no pueden alcanzar.

Cuando nuestro Sol, por ejemplo, haya consumido todo el helio de su núcleo, no tendrá suficiente temperatura para fusionar carbono ni oxígeno. El resultado entonces es una enana blanca: una estrella muy pequeña que puede durar miles de millones de años, produciendo una cantidad de energía relativamente pequeña. Éste es el futuro de nuestra estrella. (La razón de que las enanas blancas no se sigan colapsando es compleja y tiene que ver con la mecánica cuántica, así que en este artículo no vamos a hablar de ella).

Pero imagina la siguiente situación: una estrella parecida al Sol en el futuro. Una estrella vieja que se ha convertido en una enana blanca, repleta de carbono y oxígeno pero sin la temperatura suficiente para producir su fusión. Imagina además que esta estrella no está sola: tiene una compañera relativamente cerca.

Lo que sucede entonces es que la enana blanca va atrayendo poco a poco la masa de la otra estrella, y haciéndose más grande poco a poco. La otra estrella va perdiendo materia, y alimentando el crecimiento de la enana blanca. Ésta, a su vez, al hacerse más pesada, se va comprimiendo y calentando cada vez más.

Entonces pasa algo excepcional: si la enana blanca alcanza una masa suficiente (1.44 veces la masa del Sol, valor denominado límite de Chandrasekhar), se calienta tanto que alcanza una temperatura suficiente para producir la fusión del carbono y el oxígeno que tiene dentro: y recuerda, está repleta a rebosar de estos dos elementos, todos los átomos apretados unos contra otros a presiones inimaginables. ¿Qué pasa entonces? Una supernova de tipo Ia.

El carbono y el oxígeno se “encienden” y se produce la fusión de estos elementos de manera extremadamente rápida y violenta: toda la energía que podría haberse liberado poco a poco durante miles de millones de años se libera en tres segundos. La presión generada es tan brutal que la estrella literalmente revienta (las partículas salen de la estrella a un 10% de la velocidad de la luz).

La magnitud de estas “explosiones” es tan enorme que es difícil de asimilar: cuando se produce una supernova de tipo Ia en una galaxia, la galaxia entera es eclipsada por el brillo de la supernova. No hay otro proceso en la naturaleza que tenga una violencia similar: la potencia generada, en watios, es un uno seguido de 45 ceros.

¿Qué queda después? Una imagen vale más que mil palabras. En el año 1054, una supernova Ia fue visible desde la Tierra: numerosos astrónomos árabes y cristianos la describen en sus escritos. Los restos de la supernova son visibles todavía. El “cadáver” de esa estrella es lo que llamamos Nebulosa del Cangrejo. Tiene unos 11 años luz de diámetro y sigue expandiéndose a más de cinco millones de km/h:

Nebulosa del Cangrejo.

Ahora que lo pienso..., Astronomía, Ciencia

26 comentarios

De: Fresqui.com
2007-04-03 18:53:03

¿Por qué “explota” una supernova?¿Por qué razón “explota” una supernova? Cuando la estrella ha consumido todo su hidrógeno, ¿por qué no simplemente se apaga y se convierte en un “ladrillo flotante” en el espacio?

De: Marcapasos
2007-04-30 19:17:06

Es decir, que por lo que yo entiendo la nebulosa del cangrejo antes era una "pacifica" galaxia como por ejemplo pueda ser la nuestra ahora... Suponiendo que en nuestra galaxia hay por lo menos un planeta habitado, cosa que no es descabellada suponer, se podria quizas tambien suponer que en esa otra galaxia hubo un planeta habitado... que en tres segundos por lo que veo debio quedar volatilizado, cuando le llegaran los efectos del estallido de la supernova. Invita a la reflexion y a la imaginacion, desde luego. Incluso si suponemos que hubiera tal vez cientos de planetas habitados en esa galaxia.... cientos de civilizaciones aniquiladas en una pequeña fraccion de tiempo, sin salvacion posible, sin defensa, sin oposicion,.... Todas se perdieron como lagrimas en la lluv... ¡ah no! que eso es otra historia diferente.

De: Khudsa
2007-04-30 23:06:49

No, la nebulosa del cangrejo antes era una estrella que estaba dentro de una galaxia, cuando exploto genero esa nube de polvo que se expande. La nebulosa sigue estando dentro de la galaxia ;) Como en el articulo explica la nebulosa tiene 11 años luz cuando la via láctea (nuestar galaxia) creo recordar que tiene 100.000 años luz de diametro y unas 200 mil millones de estrellas.

De: Marcapasos
2007-05-01 15:22:32

Ah bueno... Gracias por la aclaracion. Mi suposicion era mas... apocaliptica :) pero la realidad es la realidad. De todas formas podria haber un planeta habitado en el sistema solar que formaba antes de su explosion, aunque por lo que he leido en otro articulo de este mismo muy interesante blog me parece que eso tampoco podria ser, no se reunirian las condiciones necesarias para ello. En fin, lastima, era una idea muy excitante imaginarse un planeta como la tierra desintegrado en 3 segundos y con todos sus insignificantes pero engreidos habitantes dentro...Lo reconozco, las historias de destruccion despiertan un patologico interes en mi.

De: manueld79
2007-07-18 20:25:03

Buenas:
Hed encontrado un video, en el cual esplica esto mismo, se que es un articulo de hace algun tiempo, al igual que el de los pajaros, pero, yo no hace mucho que lei este post.
Siendo que lo he encontrado, y que me parece ideal para este post, yo lo pongo, el que lo pueda ver, si os ayuda, muy bien.
http://www.youtube.com/watch?v=v-O-WmXNPX8

De: cruzki
2007-12-07 12:08:33

Pedro creo que aquí hay una pequeña errata:

"Imagina además que esta estrella no está sola: tiene una compañera más pequeña relativamente cerca."

Normalmente lo que suele haber es una gigante roja cerca, asi que más bien es otra estrella que en su periodo de la secuencia principal tubo menos masa (así tardó mas en entrar en gigante roja) o algo así, ¿no?


De: Pedro
2007-12-07 12:34:00

cruzki,

Tienes toda la razón: me refiero a que la estrella compañera era más pequeña que la original de la enana blanca pero, como dices, para cuando es una enana blanca ha perdido tanta masa que pesa menos que la otra. Lo corrijo ipso facto.

¡Gracias!


De: evita!!:) Ramirez
2008-03-25 18:27:02

epp... bueno me aclare un poco en cuanto a el tema de la supernova. lo que no me imagino es lo que los otros articulos dicen de q pueda o hubiesen existido algunos otros planetas poblados. es logico la condiciones no habrian sido dadas a la situacion. y como ya dicho explotaria y acabaria con esa poblacion en tres segundos??=? my god.. las posibilidades de que existiera alguien seria 1 en un millon estemos claros. pero no se descarta la vida en otro lado ese es cierto. muy buen blog..... y gracia por no meter a la futura enana blanca en esta conversacion faltaria mucho para q el sol llegue a ese extremo y si ha d suceder ya no estare aqui... falta mucho. pero de que llega el momento llega eso es prometedor. y es cierto jalaria toda la energia de su compañera comenzando de nuevo un ciclo cierto..? osea es un circulo vicioso.. en teoria el sol se acabaria por ratos...!!! eso es grandioso. bye


De: Max
2008-09-29 12:07:18

" El carbono y el oxígeno se “encienden” y se produce la fusión de estos elementos de manera extremadamente rápida y violenta: toda la energía que podría haberse liberado poco a poco durante miles de millones de años se libera en tres segundos. "

Como que se encienden??? explica mas sobre es fusion por favor


De: Pedro
2008-09-29 17:56:10

@ Max,

Quiero decir que empieza a producirse la fusión de esos elementos.

Es posible que en el futuro tengamos alguna serie sobre fusión, pero por ahora tienes que conformarte con las explicaciones en la serie La vida privada de las estrellas ( http://eltamiz.com/category/fisica/astronomia/vida-privada-estrellas/ ) y con http://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_nuclear .


De: jonathan
2008-12-01 00:24:44

gracias por darme esa informacion, me gusta siempre saber mas y mas pero creo que si se puede llegar a la nebulosa del cangrejo, en el espacio existe na atraccion que cuando el humano pueda viajar a la velocidad de l a luz(300,000km/s) tomando esa velocidad en el espacio podria superarla haciando u portal entre masa y tiempoel cual cortaria la trayectoria de un lugar a otro;por lo tanto se podria llegar a otra glaxia dependiendo de cuanto tarde la tecnologia en hacer que podamos viajar a la velocidad de la luz, que creo no sera en poco tiempo pero si seguimos aprendiendo mas podremos viajar a una velocidad limite la cual superara la velocidad de la luz haciando el portal ya mencionado!! gracias atte: jonathan tengo 14 años.


De: MauroDj
2011-02-28 18:20:24

Creo que falta algo respecto del sol. Antes que nos preocupemos por que se apague y nos muramos de frio por asi decirlo, tengo entendido que el sol se expandiría más allá de nuestra orbita ante lo cual antes de verlo convertido en una enana blanca habremos sido engullidos por el en su estado de gigante. No se si estoy en un error, pero así lo tengo entendido.
Muy bueno el blog. Saludos desde Chile.


De: Pedro
2011-02-28 18:40:54

Mauro, hemos hablado de ello aquí: http://eltamiz.com/la-vida-privada-de-las-estrellas


De: Kate
2011-09-07 20:27:40

Hola Pedro, me gusta mucho tu blog! felicidades =)
Quedé con una duda: Cuando una enana blanca tiene a otra muy cerca, ¿en algún momento se fusionan o una crece a expensas de la otra? es que no me quedó claro este párrafo: “Lo que sucede entonces es que la enana blanca va atrayendo poco a poco la masa de la otra estrella, y haciéndose más grande poco a poco.”
Gracias de antemano!


De: Sergio B
2011-09-07 23:31:58

@Kate no se fusionan, una crece a expensas de la otra. Cuando dos estrellas estan en un sistema doble y una se ha convertido en una enana blanca y la otra no normalmente la que se ha convertido en enana blanca es la mas masiva de las dos, por eso se ha gastado antes. La otra es una bola de gas que puede perder masa atraida por la pesada enana blanca, aunque sea mas pequeñita.

Los agujeros negros que vemos es por eso, son los que tienen una compañera mas pequeña y aun de gas a la que roban masa y eso es lo que detectamos. Y por ejemplo la Tierra pierde gas todo el rato, la luna es incapaz de retenerlo, por eso no tiene practicamente atmosfera, en el caso de la tierra hay que pensar que en las capas altas de la atmosfera las temperaturas son muy altas y la tierra no tiene la gravedad suficiente como para retener particulas ligeras a altas temperaturas y tienen suficiente energia como para alcanzar la velocidad de escape de la gravedad terreste, en una estrella es peor aun por que no solo las particulas de las capas altas tienen alta temperatura, ademas estan las que adquieren velocidad por las reacciones nucleares, la cuestion es si tienen a donde ir cerca van ahi, si no se dispersan por el espacio, como en el sol viene a ser el viento solar, no es mucho, pero no hay prisa y las estrellas pequeñitas duran mucho tiempo.


De: Carlos
2013-03-05 18:45:03

Dejame ver si entendi: Supongamos una casa que esta completamente sellada (Enana Blanca) y con una fuga de gas (Carbono y Oxigeno), sistematicamente la casa tiene una enorme cantidad de gas y cuando se le aplica una pequeña llama (Fusion del Carbono y Oxigeno) explota en un instante... ¿Eso es lo que pasa con las Supernovas Tipo Ia? Debido a la presion que le llega se produce la fusion que actua como una llama y hace explotar el Oxigeno y Carbono?


De: Roger
2013-08-20 10:48:51

Yo tengo una pregunta, espero que me la puedan resolver, aunque sea un articulo muy antiguo.
Teniendo en cuenta que Sirio B es una enana blanca y que Sirio A es una estrella de tipo espectral A1V (cosa que por cierto he aprendido de tu maravillosa serie "La vida privada de las estrellas") y ademas que Sirio A, según tengo entendido cuando salga de la secuencia principal se convertirá en enana blanca (después de pasar por la etapa de gigante roja).
Es posible que Sirio B empiece a "chupar" materia de Sirio A colapsandola?
(si no recuerdo mal, Sirio B tiene una masa de 0,98 soles)

Gracias


De: Germán
2014-02-06 17:05

Hola, Pedro... El Tamiz me resulta la mar de interesante, sobre todo por los aspectos en los que nos haces pensar, y poner "en cuarentena" lo que sabemos, que es , en mi opinión, la manera de saber más sobre lo que nos rodea. Ante todo muchas felicidades por tu trabajo. Te escribo por una cosa que no entiendo muy bien en la teoría de la formación de los elementos en las supernovas, aunque no sé si es el sitio correcto donde preguntar. Pero bueno, ahí va mi comentario: Explicas muchas veces que en las supernovas es donde se “fabrican” por fusión todos los elementos conocidos, pues es la mayor fábrica de elementos a nivel estelar. Comentas a veces que estamos hechos de dichos elementos, y que somos parte de antiguas supernovas. Pero… ¿Cómo explicar entonces las vetas y minas de elementos como el oro, uranio, cobre, hierro, etc… que se encuentran en la tierra?. ¿No deberían estar dispersos, por pura probabilidad, en las mismas proporciones, en la teórica nube de materia formada al explotar una supernova.? ¿Por qué los encontramos en filones y agrupaciones minerales? ¿Por qué los encontramos formados masas más o menos uniformes? ¿Qué proceso hace que eso sea así al formarse nos planetas? ¿Hay algo que se me escapa, evidentemente?.¡ Un abrazo fuerte y un saludo!

De: Persi
2014-02-06 22:35

Germán,

Sinceramente no tengo ni idea de geología, de manera que espero que alguien sepa responderte como es debido. Sí que podría señalar que hay que tener en cuenta que durante la formación del planeta los elementos no se distribuyen de manera uniforme; los más densos acaban en el núcleo debido a la gravedad y gradualmente quedan por encima los más ligeros. Quizá teniendo en cuenta ésto y gracias a algunos procesos geológicos se podría explicar el por qué de esas agrupaciones.

De: Germán
2014-02-07 16:53

Gracias, Pedro. Supongo que los fenómenos de la presión y la gravedad en la formación de los planetas debe influir en todo esto, pero si todos se forman a partir de la misma nube de una supernova, ¿No podríamos pensar que deberían ser todos iguales, o al menos estar todos compuestos de lo mismo? En todos debería haber oro, uranio o carbono, o etc en la misma proporción, ¿No?. ¿Es eso así? Un saludo

De: Persi
2014-02-07 19:33

Perdón por la confusión Germán, no soy Pedro :)

En cualquier caso y si no la has leido, te recomiendo la serie de El sistema solar. Creo recordar que en el artículo referente a la formación de éste se da una explicación teórica del hecho de que los planetas interiores sean rocosos y los exteriores gigantes gaseosos.

Saludos.

De: markello
2014-08-17 03:13

no hay que olvidar que los asteroides traen algunas veces 80 por ciento de un metal(hierro-niquel),eso podria ayudar en parte a entender las altas concentraciones de metales en los cordones o vetas ; una lluvia o miriada de asteroides con altas concentraciones de cobre por ejemplo .

De: bertott
2014-09-22 02:04

La supernova del año 1054 era de tipo II, no Ia.

De: David
2015-05-19 22:42

¿qué pasa si la gravedad de la enana blanca (ya con toda la materia de su compañera) es más fuerte que la explosión?

De: Battosay
2015-05-21 13:19

@David: http://eltamiz.com/2007/12/06/la-vida-privada-de-las-estrellas-supernovas-de-tipo-ii/

Penúltimo párrafo: Agujero negro.

De: cristian
2015-06-27 08:09

Hola, ante todo quiero felicitarlos por la pagina, me he vuelto adicto a ella. Mi pregunta es la siguiente ¿por que la enana blanca explota hacia afuera?, es decir, si la gravedad empuja cada vez mas hacia adentro, no deberia implotar? no va encontra de la gravedad la explocion? Saludos!

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