PROYECTO HUMANO

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    Sistema Solar Binario, Estrella compañera Némesis podría ser un Agujero Negro

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    Sistema Solar Binario, Estrella compañera Némesis podría ser un Agujero Negro

    Mensaje por Shaka el Lun Oct 03, 2011 5:05 am

    ¿QUÉ ES UN SISTEMA BINARIO?

    Estudios recientes sugieren que un elevado porcentaje de las estrellas son parte de sistemas de al menos dos astros. Los sistemas múltiples, que pueden ser ternarios, cuaternarios, o inclusive de cinco o más estrellas interactuando entre sí, suelen recibir también el nombre de estrellas binarias, como es el caso de Alfa Centauri A y B y Próxima Centauri.

    Gracias a la gran cantidad de estrellas binarias existentes en el Universo, los astrónomos han podido desarrollar formas para distinguirlas de los sistemas ópticos que parecen vincular erróneamente dos o más estrellas. Esta confusión surge cuando dos astros separados por grandes distancias y sin relación gravitatoria mutua, se ven muy cercanos desde nuestra perspectiva. También han existido ocasiones en las que estrellas de luminosidad cambiante parecieron ser binarias eclipsantes cuando en realidad no lo eran.

    Si bien existen pares de estrellas orbitando tan alejadamente una de otra como para evolucionar de forma independiente, en muchas ocasiones las binarias se encuentran a distancias tan cortas que su progreso individual se ve alterado por los cambios que sufre su compañera. Esos sistemas evolucionan entonces como un todo, creando objetos que de otra forma serían imposibles.

    HIPÓTESIS NÉMESIS

    La hipótesis Némesis es una hipótesis astronómica que sustenta la posibilidad de que nuestro Sol forme parte de un sistema binario. En este sistema, la estrella compañera del Sol —aún no descubierta— se llamaría Némesis (la diosa griega de la retribución y la venganza) por los efectos catastróficos que produciría al perturbar periódicamente la Nube de Oort.

    Según esta hipótesis, nuestro Sol —al igual que el 50% de los sistemas de estrellas de la galaxia— formaría parte de un sistema binario. Su otro foco sería una estrella apagada ("muerta"), una enana marrón o un pequeño agujero negro. El supuesto objeto, denominado "Némesis" por los investigadores, orbitaría a entre 1 y 3 años luz de su pareja. Cada 26 a 34 millones de años, Némesis pasaría cerca o entraría en la nube de Oort, desestabilizándola y lanzando lluvias de grandes cometas en dirección al Sol, lo que explicaría la aparente periodicidad de los grandes impactos y las extincionesasociadas (confirmada por el registro fósil y los estratos geológicos de iridio, un metal extraterrestre). También existen algunas mediciones magnetométricas y otros indicios que favorecerían esta suposición. Sin embargo, el hecho de no haberse registrado un campo gravitatorio asociado a la estrella pone en entredicho la hipotesis.Muller ha llegado a afirmar en alguna entrevista que «si le dan un millón de dólares, descubre a Némesis». En 1985, Whitmire y Matese, de la Universidad de Louisiana del Sur, sugirieron que Némesis podría ser un pequeño agujero negro.


    Desde esas fechas la hipótesis aparece y desaparece periódicamente en los medios de comunicación o en la comunidad científica, siendo a veces ridiculizada y a veces sustentada. Los científicos mayoritarios oscilan entre el escepticismo y el vago interés, aunque hay un grupo que la apoya de manera más o menos discreta.
    En octubre de 1999, el astrónomo británico John Murray anunció haber descubierto un noveno planeta, y que por sus características sería asimilable a Némesis, mientras estudiaba unos cometas en los márgenes del Sistema Solar. Según Murray, el nuevo planeta o estrella compañera giraría alrededor del Sol a una distancia 1.000 veces más lejana que Plutón, si bien tal teórico descubrimiento no pudo finalmente ser verificado.. A comienzos de 2000, un equipo de astrónomos de EE.UU. calculó que la estrella oscura, en caso de existir, podría ser un enana marrón, coincidiendo con las afirmaciones de John Matese, de laUniversidad de Luisiana, quien ese mismo año estudió las órbitas de ochenta y dos cometas de la nube de Oort, afirmando que sus órbitas tenían algunos elementos extraños en común que sólo se podían explicar por la influencia gravitacional de un objeto de varias veces el tamaño de Júpiter. Según su hipótesis, el nuevo planeta estaría 30.000 veces más lejos del Sol que la Tierra, y haría su órbita alrededor del Sol en el sentido opuesto al de los otros miembros del Sistema Solar. Murray calculó una órbita que se completaría en unos seis millones de años y estimó su distancia al Sol en casi cinco billones de kilómetros. Sin embargo, tampoco sus tesis han podido ser demostradas. Aún no se posee el material probatorio suficiente sobre la existencia de Némesis, por tanto, sigue siendo un objeto hipotético más del Sistema Solar.

    HOYOS NEGROS EN SISTEMAS BINARIOS:

    La mayoría de las estrellas se encuentran formando grupos de dos o más, amarradas entre sí por su mutua atracción gravitacional; las estrellas aisladas como el Sol son más bien la excepción., Es frecuente que dos estrellas formen un sistema binario, en el que cada una gira alrededor de la otra. En algunas ocasiones, las dos estrellas se encuentran tan cercanas entre sí que sus atmósferas se tocan, y llegan a intercambiar materia; en este último caso, diversos fenómenos interesantes ocurren por el fenómeno de acreción de la materia de una estrella por su compañera.

    En principio, se puede dar el caso de que una de las estrellas de un sistema binario sea mucho más masiva que la otra y, en consecuencia, evolucione más rápidamente, pasando por todas las fases de la vida de una estrella hasta terminar en una supernova y, posteriormente, en un hoyo negro. Resultará, entonces, un sistema muy peculiar en el que un hoyo negro y una estrella normal giran uno en torno del otro amarrados por su atracción gravitacional.

    Las estrellas suelen arrojar cantidades considerables de gas de sus atmósferas al espacio por la presión de su radiación. En nuestro sistema planetario, los efectos del llamado viento solar son bien conocidos por astrónomos y geofísicos, pero, en muchas estrellas, los vientos estelares pueden ser mucho más intensos que en el caso del Sol. También, como señalamos anteriormente, las estrellas tienden a crecer considerablemente al final de sus vidas, tornándose en gigantes rojas y perdiendo parte de su atmósfera.

    Consideremos, pues, un sistema binario formado por un hoyo negro y una estrella normal, con la peculiaridad de que los dos cuerpos se encuentran muy cercanos entre sí. Si la estrella normal está arrojando parte de su atmósfera por el mecanismo del viento estelar, o está creciendo, entonces una fracción de ese material es capturada por el hoyo negro. Este fenómeno de captura puede generar enormes cantidades de energía.

    Debido a la atracción gravitacional y a la rotación del sistema, el gas de la estrella fluye por una zona pequeña de su atmósfera, localizada precisamente frente al hoyo negro y no cae directamente en éste, sino que gira a su alrededor formando un disco de acreción.

    si pudiéramos seguir la trayectoria de una partícula de gas en el disco de acreción, veríamos que gira alrededor del hoyo negro y se acerca lentamente a éste describiendo una espiral. Si la partícula estuviera aislada, giraría indefinidamente alrededor del hoyo negro, tal como un planeta alrededor del Sol. Pero, al chocar con las otras partículas del gas perderá parte de su energía de movimiento y se acercará gradualmente al hoyo negro. La situación es similar a la de un satélite artificial en órbita alrededor de la Tierra: si el satélite se encuentra fuera de la atmósfera terrestre, girará indefinidamente; pero si su órbita se encuentra dentro de la atmósfera perderá su energía por la fricción con el aire, se calentará al rojo vivo y, finalmente, caerá al suelo. Lo mismo sucede con el gas en el disco de acreción: en este caso, la fricción de las diversas partes del gas entre sí lo calentarán enormemente, a costa de frenar su caída al hoyo negro.

    Como consecuencia de la fricción, el gas del disco de acreción se calienta cada vez más a medida que se acerca al hoyo negro. Los astrofísicos han calculado que la temperatura en la parte central de un disco de acreción —aquélla más cercana al hoyo negro— puede alcanzar varios millones de grados.

    Como todos sabemos por experiencia, la materia caliente emite luz. La luz es una onda electromagnética cuya longitud de onda determina el color. Nuestros ojos sólo pueden percibir la luz con longitudes de onda entre 4 y 8 cienmilésimas de centímetro que correponden al violeta y al rojo, respectivamente: los dos extremos del arco iris. Pero, más allá del violeta, están la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma, con longitudes de onda corta (y energías mayores); en el otro extremo, más allá del rojo, están la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio, con longitudes de onda cada vez mayores (y energías menores).

    La materia calentada a algunos miles de grados (como la superficie del Sol) emite la mayor parte de su luz en el rango de la luz visible. En cambio, la materia calentada a varios millones de grados emite luz principalmente en forma de rayos X.

    Así, el gas de un disco de acreción llega a calentarse tanto, poco antes de caer al hoyo negro, que emite rayos X. Visto desde la Tierra, un sistema doble como el descrito tendría la apariencia de una estrella normal que gira alrededor de una compañera invisible y, además, la posición de ese sistema coincidiría con una fuente cósmica de rayos X.

    Hay que precisar que la formación de un disco de acreción no es exclusiva de un hoyo negro. Si la compañera de la estrella normal es una estrella de neutrones, cuyo tamaño y atracción gravitacional son comparables a las de un hoyo negro, también se puede formar un disco de acreción con características muy semejantes a las que se originan alrededor de un hoyo negro. La emisión intensa de rayos X en un sistema binario no necesariamente delata la presencia de un hoyo negro. Si se trata de una estrella de neutrones, es muy probable que ésta emita los pulsos de radio tan característicos de estos objetos; pero, aun si no se detectan tales pulsos, no se puede descartar la presencia de una estrella de neutrones, porque no todas emiten pulsos que se puedan recibir en la Tierra. El parámetro drástico que permite discernir entre un hoyo negro y una estrella de neutrones es la masa, que debe determinarse en alguna forma indirecta.

    A diferencia de la luz visible de las estrellas, los rayos X de origen cósmico no pueden llegar a la superficie de la Tierra porque son absorbidos por la atmósfera terrestre. La única manera de detectarlos es por medio de telescopios espaciales colocados en los satélites artificiales que giran por encima de la atmósfera terrestre. En 1970 se puso en órbita. un satélite llamado Uhuru, diseñado especialmente para observar el cielo a la luz de los rayos X. La imagen del Universo que se reveló resultó ser muy distinta de la que estamos acostumbrados a ver. Por lo que se refiere al tema que nos interesa, el satélite localizó varias fuentes de rayos X en el cielo, cada una de las cuales coincidía, en posición, justamente con una estrella "normal". Al observar esas estrellas con un telescopio terrestre, se descubrió que todas formaban parte de sistemas binarios en los que una de las componentes era invisible. En la mayoría de los casos, el miembro invisible del sistema binario resultó ser una estrella de neutrones, caracterizada por la típica emisión de pulsos de radio. Pero, en algunos casos, no se detectaron tales pulsos: ¿podría tratarse de hoyos negros?

    Evidentemente, si se logra determinar la masa del objeto que se encuentra en el centro del disco de acreción y ésta resulta ser de varias veces la del Sol, entonces no habrá duda de que se trata de un hoyo negro. Sin embargo, medir la masa de una estrella, o de cualquier objeto cósmico, es imposible en la práctica, a menos de que se pueda observar cómo influye gravitacionalmente sobre algún cuerpo masivo cercano cuya masa sí sea conocida. Los astrónomos han logrado determinar la masa de algunas estrellas que se encuentran en sistemas binarios estudiando sus movimientos; por otra parte, han podido clasificar a las estrellas según sus características directamente observadas, lo que ha permitido establecer una relación bastante precisa entre el tipo estelar y la masa de cualquier estrella.

    Conociendo la masa de la estrella normal visible en un sistema binario que emite rayos X, los astrónomos pueden determinar, la masa aproximada de la compañera invisible. En algunos casos, esta masa resultó ser demasiado grande para una estrella de neutrones.

    El caso más conocido y mejor estudiado es el del sistema Cygnus X-1, así llamado porque es la primera fuente de rayos X que se descubrió en la constelación del Cisne. Esta fuente corresponde, en luz visible, a una aparentemente insignificante estrella, sólo visible con telescopio, que lleva el número 1665 en el catálogo Henry Draper (HD) de estrellas. HD 1665 es un sistema binario formado por una estrella gigante muy caliente, que da una vuelta en 5 días y medio alrededor de otro cuerpo masivo invisible. Se han hecho varias estimaciones de la masa de ese compañero invisible y todos los cálculos indican que es superior a 7 veces la masa solar. Hoy en día, la mayoría de los astrónomos están convencidos de que Cygnus X-1 (HD 1665) es un sistema binario formado por una estrella gigante y un hoyo negro, alrededor del cual se ha formado un disco de acreción.

    Hasta ahora, se conocen tres casos de fuentes de rayos X que, según las evidencias, podrían corresponder a sistemas binarios con hoyo negro. Cygnus X-1 sigue siendo el más notorio y el mejor estudiado por su relativa cercanía (¡sólo diez mil años luz!). Otro sistema binario, muy parecido a Cygnus X-1, pero considerablemente más alejado, es LMC X-3, en la Nube Mayor de Magallanes. Más recientemente, en 1986, se descubrió que un sistema binario, con el nombre poco sugestivo de A 0620-00 y a sólo 3 000 años luz de distancia, emitía rayos X; una de las componentes no se observaba y la otra era una estrella más pequeña que el Sol. A partir del periodo de revolución de la estrella visible, se calculó que la masa de la componente invisible es de unas tres veces la masa solar, lo cual hace sospechar muy fuertemente que se trata de un hoyo negro.

    GRÁFICO SISTEMA BINARIO CON AGUJERO NEGRO:

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    EL MITO DE LOS AGUJEROS NEGROS ACTUAN COMO ASPIRADORAS:

    Los agujeros negros actúan como aspiradoras en el espacio, “tragando” todo el material en sus cercanías.

    Verdadero. Pero no más que una estrella como el Sol o como la estrella “madre” que originó a ese agujero negro. De hecho, la atracción gravitacional de la estrella “madre” del agujero negro es mayor, pues la estrella “madre” pierde energía y por tanto masa al convertirse en agujero negro.

    Lo especial del agujero negro es que, una vez que la materia tragada ha pasado su horizonte de sucesos, ya no podrá ser observada por observadores externos. Eso no sucede con una estrella.

    Si, por algún motivo, por ejemplo, reemplazásemos a nuestro Sol por un agujero negro, nuestro planeta y los demás mantendrían prácticamente sus mismas órbitas. Probablemente, objetos más cercanos que Mercurio sí cambiarían su comportamiento dinámico, pero nosotros no.

    En nuestro sistema solar una gran “aspiradora” es, además del Sol, el planeta Júpiter. Los astrobiólogos consideran que es un elemento primordial para el surgimiento y la supervivencia de la vida el hecho de tener un planeta masivo dentro del sistema solar, pues de lo contrario, el detrito y los asteroides y cometas hubiesen sido una amenaza seria para nuestro planeta.

    Fuentes:

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    Re: Sistema Solar Binario, Estrella compañera Némesis podría ser un Agujero Negro

    Mensaje por Karenina el Lun Oct 03, 2011 8:48 am

    Gracias Shaka, excelente explicación.

    Sahú Ari Merek
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    Re: Sistema Solar Binario, Estrella compañera Némesis podría ser un Agujero Negro

    Mensaje por Sahú Ari Merek el Lun Oct 03, 2011 8:52 am

    EL MITO DE LOS AGUJEROS NEGROS ACTUAN COMO ASPIRADORAS:

    Los agujeros negros actúan como aspiradoras en el espacio, “tragando” todo el material en sus cercanías.

    Verdadero. Pero no más que una estrella como el Sol o como la estrella “madre” que originó a ese agujero negro. De hecho, la atracción gravitacional de la estrella “madre” del agujero negro es mayor, pues la estrella “madre” pierde energía y por tanto masa al convertirse en agujero negro.

    Lo especial del agujero negro es que, una vez que la materia tragada ha pasado su horizonte de sucesos, ya no podrá ser observada por observadores externos. Eso no sucede con una estrella.

    Si, por algún motivo, por ejemplo, reemplazásemos a nuestro Sol por un agujero negro, nuestro planeta y los demás mantendrían prácticamente sus mismas órbitas. Probablemente, objetos más cercanos que Mercurio sí cambiarían su comportamiento dinámico, pero nosotros no.

    En nuestro sistema solar una gran “aspiradora” es, además del Sol, el planeta Júpiter. Los astrobiólogos consideran que es un elemento primordial para el surgimiento y la supervivencia de la vida el hecho de tener un planeta masivo dentro del sistema solar, pues de lo contrario, el detrito y los asteroides y cometas hubiesen sido una amenaza seria para nuestro planeta.


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    Re: Sistema Solar Binario, Estrella compañera Némesis podría ser un Agujero Negro

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