Las estrellas han fascinado a la gente desde tiempos inmemoriales. Gracias a la ciencia moderna, sabemos bastante sobre las estrellas, sobre sus diferentes tipos y estructuras. El conocimiento de este tema se actualiza y perfecciona constantemente; Los astrofísicos están especulando sobre una serie de estrellas teóricas que pueden existir en nuestro universo. Junto con las estrellas teóricas, también hay objetos similares a estrellas, estructuras astronómicas que se ven y se comportan como estrellas, pero que no tienen las características estándar que describimos como estrellas. Los objetos de esta lista están a punto de ser investigados en física y no se han observado directamente … todavía.
Estrella de quark
Al final de su vida, una estrella puede colapsar en un agujero negro, una enana blanca o una estrella de neutrones. Si la estrella es lo suficientemente densa antes de convertirse en supernova, los restos estelares formarán una estrella de neutrones. Cuando esto sucede, la estrella se vuelve extremadamente caliente y densa. Con tal materia y energía, la estrella intenta colapsar sobre sí misma y formar una singularidad, pero las partículas fermiónicas del centro (en este caso, los neutrones) obedecen al principio de Pauli. Según él, los neutrones no se pueden comprimir al mismo estado cuántico, por lo que son repelidos de la materia que colapsa, alcanzando el equilibrio.
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Durante décadas, los astrónomos han asumido que la estrella de neutrones permanecería en equilibrio. Pero a medida que se desarrolló la teoría cuántica, los astrofísicos propusieron un nuevo tipo de estrella que podría aparecer si cesara la presión degenerativa del núcleo de neutrones. Se llama estrella de quark. A medida que aumenta la presión de la masa de la estrella, los neutrones se descomponen en sus componentes, quarks arriba y abajo, que, bajo alta presión y alta energía, podrían existir en un estado libre, en lugar de producir hadrones como protones y neutrones. Apodada "materia extraña", esta sopa de quarks sería increíblemente densa, más densa que una estrella de neutrones normal.
Los astrofísicos todavía están debatiendo cómo se formaron exactamente estas estrellas. Según algunas teorías, ocurren cuando la masa de la estrella que colapsa está entre la masa necesaria para formar un agujero negro o una estrella de neutrones. Otros sugieren mecanismos más exóticos. La teoría principal es que las estrellas de quarks se forman cuando densos paquetes de materia extraña preexistente envueltos en partículas de interacción débil (WIMP) chocan con una estrella de neutrones, sembrando su núcleo con materia extraña e iniciando una transformación. Si esto sucede, la estrella de neutrones mantendrá una "corteza" de material de estrella de neutrones, que seguirá pareciendo una estrella de neutrones, pero al mismo tiempo poseerá un núcleo de material extraño. Aunque todavía no hemos encontrado ninguna estrella de quark,muchas de las estrellas de neutrones observadas bien podrían ser secretas.
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Estrellas electrodébiles
Si bien una estrella de quark puede ser la última etapa en la vida de una estrella antes de que muera y se convierta en un agujero negro, los físicos propusieron recientemente otra estrella teórica que podría existir entre una estrella de quark y un agujero negro. Una estrella llamada electrodébil podría mantener el equilibrio a través de una interacción compleja entre la fuerza nuclear débil y la fuerza electromagnética conocida como fuerza electrodébil.
En una estrella electrodébil, la presión y la energía de la masa de la estrella presionarían el extraño núcleo de materia de la estrella de quark. A medida que aumenta la energía, las fuerzas electromagnéticas y nucleares débiles se mezclarían de modo que no habría diferencia entre las dos fuerzas. A este nivel de energía, los quarks del núcleo se disuelven en leptones, como electrones y neutrinos. La mayor parte de la materia extraña se convertirá en neutrinos y la energía liberada proporcionará la fuerza suficiente para evitar que la estrella colapse.
Los científicos están interesados en encontrar una estrella electrodébil porque las características de su núcleo serían idénticas a las del joven universo una mil millonésima de segundo después del Big Bang. En ese momento de la historia de nuestro universo, no había distinción entre la fuerza nuclear débil y la fuerza electromagnética. Resultó bastante difícil formular teorías sobre esa época, por lo que un hallazgo en forma de una estrella electrodébil ayudaría significativamente a la investigación cosmológica.
Una estrella electrodébil también debe ser uno de los objetos más densos del universo. El núcleo de una estrella electrodébil sería del tamaño de una manzana, pero de aproximadamente dos Tierras en masa, lo que haría que esa estrella, en teoría, sea más densa que cualquier estrella observada anteriormente.
Objeto Thorn - Zhitkova
En 1977, Kip Thorne y Anna Zhitkova publicaron un artículo que detallaba un nuevo tipo de estrella llamada Thorn-Zhitkova Object (OTZ). OTZ es una estrella híbrida formada por la colisión de una supergigante roja y una estrella de neutrones pequeña y densa. Dado que la supergigante roja es una estrella increíblemente grande, una estrella de neutrones tardará cientos de años en atravesar la atmósfera interior primero. Mientras se hunde en la estrella, el centro orbital (baricentro) de las dos estrellas se moverá hacia el centro de la supergigante. Eventualmente, las dos estrellas se fusionarán para formar una gran supernova y finalmente un agujero negro.
Cuando se observa, OTZ inicialmente se parecería a una típica supergigante roja. Sin embargo, OTZ tendría una serie de propiedades inusuales para una supergigante roja. No solo diferirá su composición química, sino que una estrella de neutrones que se adentre en ella emitirá llamaradas de radio desde el interior. Es bastante difícil encontrar OTL, ya que no difiere mucho de la supergigante roja ordinaria. Además, OTZ se forma más bien no en nuestro entorno galáctico, sino más cerca del centro de la Vía Láctea, donde las estrellas están más juntas.
Sin embargo, esto no impidió que los astrónomos buscaran una estrella caníbal, y en 2014 se anunció que la supergigante HV 2112 podría ser una posible OTZ. Los científicos han descubierto que el HV 2112 tiene una cantidad inusualmente alta de elementos metálicos para las supergigantes rojas. La composición química de HV 2112 coincide con lo que sugirieron Thorne y Zhitkova en la década de 1970, por lo que los astrónomos consideran a esta estrella como una poderosa candidata para el primer OTG observado. Se necesita más investigación, pero sería genial pensar que la humanidad ha descubierto la primera estrella caníbal.
Estrella congelada
Una estrella ordinaria quema combustible de hidrógeno, creando helio y apoyándose a sí misma con la presión desde dentro, nacida en el proceso. Pero algún día el hidrógeno se agota y, finalmente, la estrella necesita quemar elementos más pesados. Desafortunadamente, la energía que escapa de estos elementos pesados no es tanto como la del hidrógeno, y la estrella comienza a enfriarse. Cuando una estrella se convierte en supernova, siembra el universo con elementos metálicos, que luego participan en la formación de nuevas estrellas y planetas. A medida que el universo madura, explotan más y más estrellas. Los astrofísicos han demostrado que junto con el envejecimiento del Universo, su contenido metálico total también aumenta.
En el pasado, prácticamente no había metal en las estrellas, pero en el futuro, las estrellas tendrán una abundancia de metal significativamente mayor. A medida que el universo envejece, se formarán tipos nuevos e inusuales de estrellas metálicas, incluidas hipotéticas estrellas congeladas. Este tipo de estrella se propuso en la década de 1990. Con la abundancia de metales en el universo, las estrellas recién formadas necesitarán temperaturas más bajas para convertirse en estrellas de la secuencia principal. Las estrellas más pequeñas con una masa de 0,04 estelares (del orden de la masa de Júpiter) pueden convertirse en estrellas de secuencia principal, manteniendo la fusión nuclear a temperaturas de 0 grados Celsius. Estarán congelados y rodeados de nubes de hielo congelado. En un futuro lejano, lejano, estas estrellas congeladas desplazarán a la mayoría de las estrellas ordinarias en el universo frío y sombrío.
Objeto que colapsa eternamente magnetosféricamente
Todo el mundo ya está acostumbrado al hecho de que muchas propiedades y paradojas incomprensibles están asociadas con los agujeros negros. Para hacer frente de alguna manera a los problemas inherentes a las matemáticas de los agujeros negros, los teóricos han planteado la hipótesis de una gran cantidad de objetos en forma de estrella. En 2003, los científicos afirmaron que los agujeros negros no son en realidad singularidades, como solían pensar, sino un tipo exótico de estrella llamada "objeto que colapsa magnetosféricamente para siempre" (MECO). El modelo MVCO es un intento de resolver un problema teórico: la cuestión del colapso del agujero negro parece moverse más rápido que la velocidad de la luz.
MVCO se forma como un agujero negro ordinario. La gravedad supera a la materia y la materia comienza a colapsar sobre sí misma. Pero en MVCO, la radiación que surge de la colisión de partículas crea una presión interna similar a la presión generada en el proceso de fusión en el núcleo de la estrella. Esto permite que MVCO permanezca absolutamente estable. Nunca forma un horizonte de eventos y nunca colapsa por completo. Los agujeros negros eventualmente colapsarán sobre sí mismos y se evaporarán, pero el colapso del MVCO llevará una cantidad infinita de tiempo. Por lo tanto, se encuentra en un estado de colapso perpetuo.
Las teorías MVCO resuelven muchos problemas de agujeros negros, incluido el problema de la información. Dado que la MVCO nunca colapsa, no hay problema de destrucción de información, como en el caso de un agujero negro. Sin embargo, no importa cuán maravillosas sean las teorías MVKO, la comunidad de físicos las recibe con gran escepticismo. Se cree que los cuásares son agujeros negros rodeados por un disco de acreción luminoso. Los astrónomos esperan encontrar un quásar con las propiedades magnéticas exactas del MVCO. Hasta ahora, no se ha encontrado ninguno, pero quizás nuevos telescopios que estudiarán los agujeros negros arrojarán luz sobre esta teoría. Mientras tanto, MVKO sigue siendo una solución interesante a los problemas de los agujeros negros, pero lejos de ser un candidato líder.
Estrellas de población III
Ya hemos hablado de las estrellas congeladas que aparecerán hacia el final del universo, cuando todo se vuelva demasiado metálico para que se formen estrellas calientes. Pero, ¿qué pasa con las estrellas en el otro extremo del espectro? Estas estrellas, formadas a partir de los gases primordiales que quedaron del Big Bang, se denominan estrellas de Población III. El diagrama de población estelar fue introducido por Waltor Baade en la década de 1940 y describía el contenido de metal de una estrella. Cuanto mayor es la población, mayor es el contenido de metales. Durante mucho tiempo, solo hubo dos poblaciones de estrellas (con el nombre lógico población I y población II), pero los astrofísicos modernos comenzaron una búsqueda seria de estrellas que deberían haber existido inmediatamente después del Big Bang.
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No había elementos pesados en estas estrellas. Consistían enteramente en hidrógeno y helio, intercalados con litio. Las estrellas de la población III eran absurdamente brillantes y enormes, más grandes que muchas estrellas modernas. Sus patios no solo sintetizaron elementos comunes, sino que fueron alimentados por reacciones de aniquilación de materia oscura. También vivieron muy poco, solo unos pocos millones de años. En última instancia, todo el combustible de hidrógeno y helio de estas estrellas se quemó, utilizaron elementos de metales pesados para la fusión y explotaron, esparciendo elementos pesados por todo el universo. Nada sobrevivió en el joven universo.
Pero si nada sobrevivió, ¿por qué deberíamos pensar en ello? Los astrónomos están muy interesados en las estrellas de población III, ya que nos permitirán comprender mejor lo que sucedió en el Big Bang y cómo se desarrolló el joven universo. Y la velocidad de la luz ayudará a los astrónomos en esto. Dada la magnitud constante de la velocidad de la luz, si los astrónomos pueden encontrar una estrella increíblemente distante, esencialmente mirarán hacia atrás en el tiempo. Un grupo de astrónomos del Instituto de Astrofísica y Ciencias Espaciales está tratando de ver las galaxias más alejadas de la Tierra que hemos intentado ver. La luz de estas galaxias debería haber aparecido varios millones después del Big Bang y podría contener luz de las estrellas de la Población III. El estudio de estas estrellas permitirá a los astrónomos mirar hacia atrás en el tiempo. Además, estudiar las estrellas de la Población III también nos mostrará de dónde venimos. Estas estrellas fueron de las primeras en sembrar el Universo con elementos que dan vida y son necesarios para la existencia humana.
Cuasi estrella
No debe confundirse con un cuásar (un objeto que parece una estrella pero no lo es), una cuasi-estrella es un tipo teórico de estrella que solo podría existir en un universo joven. Como OTZ, de la que hablamos anteriormente, se suponía que la cuasi-estrella era una estrella caníbal, pero en lugar de esconder otra estrella en el centro, esconde un agujero negro. Las cuasi estrellas deberían haberse formado a partir de estrellas masivas de Población III. Cuando las estrellas ordinarias colapsan, se convierten en supernovas y dejan un agujero negro. En las cuasi-estrellas, la densa capa exterior de material nuclear habría absorbido toda la energía que escapaba del núcleo que colapsaba, permanecía en su lugar y no se convertiría en supernova. La capa exterior de la estrella permanecería intacta, mientras que la capa interior formaría un agujero negro.
Como una estrella de fusión moderna, una cuasi-estrella alcanzaría el equilibrio, aunque estaría respaldada por algo más que energía de fusión. La energía irradiada desde el núcleo, un agujero negro, proporcionaría presión para resistir el colapso gravitacional. La cuasi-estrella se alimentaría de la materia que cae en el agujero negro interior y libera energía. Debido a esta poderosa energía emitida, la cuasi-estrella sería increíblemente brillante y 7000 veces más masiva que el Sol.
Sin embargo, eventualmente, la cuasi-estrella habría perdido su capa exterior después de aproximadamente un millón de años, dejando solo un agujero negro masivo. Los astrofísicos han sugerido que las antiguas cuasi estrellas eran la fuente de agujeros negros supermasivos en los centros de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra. La Vía Láctea puede haber comenzado con una de estas estrellas antiguas exóticas e inusuales.
Estrella preon
Los filósofos han discutido durante siglos sobre la división de materia más pequeña posible. Al observar protones, neutrones y electrones, los científicos pensaron que habían encontrado la estructura básica del universo. Pero a medida que la ciencia avanzaba, las partículas se encontraban cada vez menos y nuestro concepto del universo tuvo que ser revisado. Hipotéticamente, la división podría continuar para siempre, pero algunos teóricos consideran que los preons son las partículas más pequeñas de la naturaleza. Preon es una partícula puntual que no tiene expansión espacial. Los físicos a menudo describen los electrones como partículas puntuales, pero este es el modelo tradicional. Los electrones en realidad tienen una expansión. En teoría, preon no tiene uno. Pueden ser las partículas subatómicas más básicas.
Si bien la investigación previa está pasada de moda, eso no impide que los científicos discutan cómo se verían las estrellas prematuras. Las estrellas preón serían extremadamente pequeñas, del tamaño de un guisante y una pelota de fútbol. La masa empaquetada en este pequeño volumen sería igual a la masa de la Luna. Las estrellas preón serían ligeras según los estándares astronómicos, pero mucho más densas que las estrellas de neutrones, los objetos más densos observados.
Estas diminutas estrellas serían muy difíciles de ver gracias a las lentes gravitacionales y los rayos gamma. Debido a su naturaleza discreta, algunos teóricos consideran que las estrellas preón propuestas son candidatas a la materia oscura. Y, sin embargo, los científicos de los aceleradores de partículas se preocupan principalmente por el bosón de Higgs, en lugar de buscar preones, por lo que su existencia se confirmará o no muy pronto.
Estrella de planck
Una de las preguntas más importantes sobre los agujeros negros es: ¿cómo son desde dentro? Se han publicado innumerables libros, películas y artículos sobre este tema, que van desde la especulación fantástica hasta la ciencia más dura y exacta. Y todavía no hay consenso. El centro de un agujero negro a menudo se describe como una singularidad con densidad infinita y sin dimensiones espaciales, pero ¿qué significa eso realmente? Los teóricos modernos están tratando de eludir esta vaga descripción y descubrir qué sucede realmente en un agujero negro. De todas las teorías, una de las más interesantes es la suposición de que hay una estrella en el centro del agujero negro llamada estrella de Planck.
La estrella de Planck propuesta fue concebida originalmente para resolver la paradoja de la información del agujero negro. Si consideramos un agujero negro como un punto de singularidad, tiene un efecto secundario desagradable: la información se destruirá, penetrando en el agujero negro, violando las leyes de conservación. Sin embargo, si hay una estrella en el centro del agujero negro, resolverá el problema y también ayudará con las preguntas sobre el horizonte de eventos del agujero negro.
Como habrás adivinado, la estrella de Planck es una cosa extraña, que, sin embargo, se apoya en la fusión nuclear convencional. Su nombre proviene del hecho de que dicha estrella tendrá una densidad de energía cercana a la de Planck. La densidad de energía es una medida de la energía contenida en una región del espacio, y la densidad de Planck es un número enorme: 5,15 x 10 ^ 96 kilogramos por metro cúbico. Es mucha energía. En teoría, esa cantidad de energía podría estar en el Universo justo después del Big Bang. Desafortunadamente, nunca veremos la estrella Planck si se encuentra dentro de un agujero negro, pero esta suposición nos permite resolver una serie de paradojas astronómicas.
Bola esponjosa
A los físicos les encanta inventar nombres divertidos para ideas complejas. Fluffy Ball es el nombre más lindo que podrías pensar para una región mortal del espacio que podría matarte instantáneamente. La teoría de la bola esponjosa surge de un intento de describir un agujero negro utilizando ideas de la teoría de cuerdas. Esencialmente, la bola esponjosa no es una estrella real en el sentido de que no es un miasma de plasma ardiente alimentado por fusión. Más bien, es una región de hilos enredados de energía sostenidos por su propia energía interior.
Como se mencionó anteriormente, el principal problema con los agujeros negros era descubrir qué había dentro de ellos. Este problema profundo es un enigma tanto experimental como teórico. Las teorías de los agujeros negros estándar conducen a una serie de contradicciones. Stephen Hawking demostró que los agujeros negros se evaporan, lo que significa que cualquier información que contengan se perderá para siempre. Los modelos de agujeros negros muestran que su superficie es un "cortafuegos" de alta energía que vaporiza las partículas entrantes. Lo más importante es que las teorías de la mecánica cuántica no funcionan cuando se aplican a la singularidad de un agujero negro.
Una pelota esponjosa resuelve estos problemas. Para entender qué tipo de bola esponjosa es, imagina que vivimos en un mundo bidimensional, como en una hoja de papel. Si alguien coloca un cilindro en un papel, lo percibiremos como un círculo bidimensional, incluso si este objeto existe realmente en tres dimensiones. Podemos imaginar que existen estructuras arrogantes en nuestro universo; en la teoría de cuerdas se les llama branas. Si existieran branas multidimensionales, solo las percibiríamos con nuestros sentidos 4D y matemáticas. Los teóricos de cuerdas han sugerido que lo que llamamos un agujero negro es en realidad nuestra percepción de baja dimensión de una estructura de cuerdas multidimensional que cruza nuestro espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Entonces el agujero negro no será una singularidad; será solo la intersección de nuestro espacio-tiempo con cadenas multidimensionales. Esta intersección es la bola esponjosa.
Todo esto parece esotérico y suscita muchas preguntas. Sin embargo, si los agujeros negros son en realidad ovillos esponjosos, resolverán muchas paradojas. También tendrán características ligeramente diferentes a las de los agujeros negros. En lugar de una singularidad unidimensional, una bola esponjosa tiene un cierto volumen. Pero, a pesar de cierto volumen, no tiene un horizonte de eventos exacto, sus bordes son "mullidos". También permite a los físicos describir un agujero negro utilizando los principios de la mecánica cuántica. De todos modos, una bola esponjosa es un nombre divertido que diluye nuestro estricto lenguaje científico.
Basado en materiales de listverse.com
Ilya Khel
