Enana negra

Las enanas negras son enanas blancas  que se han enfriado y, como resultado, no irradian (o lo hacen débilmente) en el rango visible . Representan la etapa final en la evolución de las enanas blancas en ausencia de acreción .

El nombre "enana negra" también se ha aplicado a hipotéticas enanas marrones enfriadas tardíamente  : objetos subestelares que no tienen suficiente masa (menos de aproximadamente 0,08 M ​​☉ ) para soportar reacciones de fusión nuclear [1] [2] [3] [4 ] .

Las enanas negras no deben confundirse con agujeros negros o estrellas negras .

Actualmente, en la literatura astronómica no se suele utilizar el término “enana negra”, ya que prácticamente no se encuentran debido al largo proceso de enfriamiento de las enanas blancas. Los objetos conocidos que podrían clasificarse como enanas negras todavía están lo suficientemente calientes como para que se los denomine enanas blancas (WD).

Las masas de las enanas negras, como las masas de las enanas blancas, están limitadas desde arriba por el límite de Chandrasekhar , el límite de masa inferior está determinado por la tasa de evolución de las estrellas de la secuencia principal en enanas blancas y la tasa de enfriamiento posterior. Las enanas negras, como las enanas marrones masivas , se encuentran en un estado de equilibrio hidrostático mantenido por la presión del gas de electrones degenerados en su interior.

Mayor evolución

Los modelos modernos (2006) del enfriamiento de las enanas blancas predicen que las enanas blancas formadas durante la evolución de la primera generación de estrellas (edad ≈13 mil millones de años) deberían tener actualmente una temperatura de la fotosfera de ≈3200 K y un brillo de ≈16 estelares absolutos . magnitudes , entonces tienen que ser objetos muy tenues. Son considerados como uno de los componentes candidatos de la masa oscura , que forma parte de los objetos masivos compactos del halo galáctico ( MACHO ) [5] . Un ejemplo de tales objetos "enfriados" es la enana blanca WD 0346+246 con una temperatura superficial de 3900 K [6] . Se estima que tienen entre 11 y 12 mil millones de años [7] . Según los cálculos, una enana blanca tardará entre 10 y 15 años en enfriarse hasta una temperatura de 5 K [8] .

Si hay partículas masivas de materia oscura que interactúan débilmente ( WIMP ), es posible que en las últimas etapas de enfriamiento de las enanas negras (después de 10 15 años ) el proceso de captura gravitacional y aniquilación de la materia oscura juegue un papel importante . En ausencia de una fuente adicional de energía, las enanas negras se volverían más frías y más tenues hasta que su temperatura igualara la temperatura de fondo del universo. Sin embargo, gracias a la energía que pueden extraer de la aniquilación de la materia oscura, las enanas blancas podrán irradiar energía adicional durante mucho tiempo. La potencia de radiación total de una enana negra, debido al proceso de aniquilación de la materia oscura, es de aproximadamente 10 15 W. Y aunque este insignificante poder es unas cien mil millones (10 11 ) de veces más débil que el poder de la radiación solar, es este mecanismo de producción de energía el que será el principal en las enanas negras casi enfriadas del futuro. Tal producción de energía continuará mientras el halo galáctico permanezca intacto, es decir, durante 10 20 ... 10 25 años [9] [10] . Luego, la aniquilación de la materia oscura se detendrá gradualmente y se enfriarán y cristalizarán por completo. El futuro futuro y el estado final de las enanas negras depende de si el protón es estable o no .

Si el protón se desintegra, las enanas negras se evaporarán en 10 32 -10 49 años [11] .

Si el protón no se desintegra, entonces su destino es más interesante:

• Debido a los efectos cuánticos, el límite de Chandrasekhar para las enanas negras disminuirá gradualmente y, después de un tiempo inimaginablemente largo, algunas de ellas pueden estallar en una supernova. Un destino tan brillante espera alrededor del 1% de las enanas negras más masivas. Los procesos cuánticos son extremadamente lentos, las primeras explosiones de enanas negras comenzarán a ocurrir en 10 1100 años para una enana con una masa de alrededor de 1,35 masas solares, y las últimas terminarán en 10 32000 años para remanentes estelares con una masa de 1,16 masas solares [11] .
• El 99 % restante de las enanas negras menos masivas nunca explotará, todos sus átomos se convertirán gradualmente en hierro-56 en un proceso que puede continuar debido al efecto del túnel cuántico de los núcleos adyacentes. Para los núcleos de silicio-28 para su transformación en elementos del grupo del hierro, una estimación aproximada del tiempo de tunelización es de 10 a 1500 años [11] . Tales enanas negras se convertirán en estrellas de hierro y permanecerán en este estado durante un tiempo extremadamente largo: de 10 10 26 a 10 10 76 años, luego colapsarán espontáneamente en agujeros negros [12] , que se evaporarán relativamente rápido (en solo 10 67 años) debido a la radiación de Hawking .

Véase también

• Calor Muerte del Universo

Notas

1. ↑ R. F. Jameson, M. R. Sherrington, A. B. Giles. Una búsqueda fallida de enanas negras como compañeras de estrellas cercanas  // Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. - 1983-11-01. - T. 205 , n. 1 . — págs. 39P–41P . — ISSN 1365-2966 0035-8711, 1365-2966 . -doi : 10.1093 / mnras/205.1.39p .
2. ↑ Shiv S. Kumar. Estudio de Degeneración en Estrellas Muy Ligeras.  (Inglés)  // El diario astronómico. - 1962. - vol. 67 . — Pág. 579 . — ISSN 0004-6256 . -doi : 10.1086/ 108658 .
3. ↑ David, cariño. enana  marrón . www.daviddarling.info _ La Enciclopedia de Astrobiología, Astronomía y Vuelos Espaciales. (24 de mayo de 2007). Fecha de acceso: 9 de octubre de 2020.
4. ↑ Jill Tarter. El marrón no es un color: introducción del término 'enana marrón'  //  50 años de enanas marrones: desde la predicción hasta el descubrimiento y la vanguardia de la investigación / Viki Joergens. - Cham: Springer International Publishing, 2014. - P. 19–24 . - ISBN 978-3-319-01162-2 . -doi : 10.1007 / 978-3-319-01162-2_3 .
5. ↑ Harvey B. Richer . Enanas Blancas en el Halo Galáctico. Boletín Informativo CFHT Número 37, Semestre 97II (enlace no disponible) . Consultado el 2 de septiembre de 2007. Archivado desde el original el 24 de octubre de 2011. (indefinido) 
6. ↑ NC Hambly, SJ Smart, ST Hodgkin . WD 0346+246: un degenerado frío de muy baja luminosidad en Tauro. The Astrophysical Journal, 489: L157-L160, 10 de noviembre de 1997
7. ↑ Estrellas enanas blancas de 12 mil millones de años a solo 100 años luz de  distancia . www.spacedaily.com . Universidad de Oklahoma (16 de abril de 2012). Fecha de acceso: 9 de octubre de 2020.
8. ↑ Barrow, John D., 1952-. El principio cosmológico antrópico . - Oxford [Inglaterra]: Oxford University Press, 1996. - 1 recurso en línea (xx, 706 páginas) p. - ISBN 0-585-23888-X , 978-0-585-23888-3.
9. ↑ Fred C. Adams; Gregorio Laughlin. Un universo moribundo: el destino a largo plazo y la evolución de los objetos astrofísicos  // Reseñas de la física moderna  : revista  . - 1997. - Abril ( vol. 69 , n. 2 ). - Pág. 337-372 . -doi : 10.1103 / RevModPhys.69.337 . - . — arXiv : astro-ph/9701131 .
10. ↑ Capítulo 3. La era de la decadencia. 15 < η < 39. "Cinco edades del universo" | adams fred | Laughlin Greg
11. ↑ 1 2 3 M. E. Caplan. Supernova enana negra en el futuro lejano  // Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. — 2020-10-01. - T. 497 , n. 4 . — S. 4357–4362 . — ISSN 1365-2966 0035-8711, 1365-2966 . -doi : 10.1093 / mnras/staa2262 .
12. ↑ rev. Modificación. física 51, 447 (1979) - Tiempo sin fin: Física y biología en un universo abierto

Enlaces

• Vislumbres de la vida estelar

diccionarios y enciclopedias	Britannica (en línea)