Algunas enanas blancas se enfrían más lento que otras y no sabemos por qué

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Algunas enanas blancas se enfrían más lento que otras y no sabemos por qué

Cuando las estrellas como el Sol llegan al final de su vida se convierten en lo que se conoce como enana blanca. Este objeto, que ya no es capaz de realizar fusión nuclear, se enfriará lentamente durante miles de millones de años hasta que quede completamente frío y oscuro.

Sin embargo, no todas las enanas blancas se enfrían de la misma manera. El año pasado, astrónomos encontraron que un tipo de enanas blancas se enfrían más lentamente que otras, como si tuvieran una fuente adicional de energía.

¿Por qué sucede esto? Aún no lo sabemos, pero un nuevo estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters podría arrojar algo de luz al misterio. Aunque la investigación no nos da una posible explicación, sí descarta las que no pueden ser.

Enanas blancas a detalle

La gran mayoría de estrellas en la Vía Láctea, las que tienen menos de 10 masas solares, están destinadas a convertirse en enanas blancas. Las estrellas de esta masa, luego de fusionar todo su hidrógeno empezarán a expandirse hasta convertirse en una gigante roja.

Mientras esto sucede seguirán fusionando helio en carbono. Sin embargo, si la gigante roja no tiene la masa suficiente como para seguir fusionando el carbono, expulsará sus capas externas y quedará un núcleo denso compuesto por carbono y oxígeno.

Este núcleo increíblemente denso, con un tamaño similar a la Tierra y una masa de 1,4 veces la del Sol, es lo que conocemos como enana blanca.

El material de una enana blanca ya no sufre reacciones de fusión, por lo que la estrella no tiene fuente de energía. Como resultado, no existe una “fuerza” producida por reacciones de fusión que contrarreste su propia gravedad.

Entonces, ¿por qué no colapsa? Esto se debe a que existe una presión de degeneración de electrones, la cual ejerce una “fuerza” hacia afuera y evita que el núcleo colapse por gravedad. Esto es lo que hace que las enanas blancas sean muy densas.

Debido a que son tan densas, con una superficie tan pequeña, tardan mucho en perder calor. Una vez que el núcleo de una enana blanca deja de contraerse, puede superar temperaturas de alrededor de 100.000 Kelvin.

Los astrónomos creen que todavía no ha pasado tiempo suficiente desde el comienzo del Universo para que una enana blanca se haya enfriado por completo.

¿Por qué unas se enfrían más rápido que otras?

Sabemos que existe un tipo de enanas blancas de la rama Q, que se enfrían a un ritmo más lento que las demás. Estas representan casi el 6 por ciento de todas las enanas blancas masivas. De hecho, un estudio en 2019 encontró que la diferencia del retraso de enfriamiento es de unos 8.000 millones de años.

Una posible explicación nos dice que en el núcleo de estas enanas blancas podría existir neón-22, un isótopo de ese elemento. Esto podría proporcionar una fuente adicional de calor para las enanas blancas de la rama Q.

Ahora, un equipo de astrónomos, dirigidos por Matt Caplan de la Universidad Estatal de Illinois, nos dice que ese simplemente no es posible.

Luego de realizar simulaciones de dinámica molecular, los científicos encontraron que los microcristales de neón-22 en un líquido de carbono y oxígeno en las proporciones que se encuentran en las enanas blancas son siempre inestables. Solo hay dos opciones: o la mezcla está tan caliente que el cristal se derrite y el neón se disuelve en el líquido, o toda la mezcla se congela. No hay punto intermedio.

Luego, el equipo calculó la cantidad de neón que se necesitaría en la mezcla para que el neón se separe y se estabilice. Normalmente, las enanas blancas de carbono-oxígeno tienen alrededor del 2 por ciento de neón. Para que el neón sea estable, esta mezcla debería contener al menos un 30 por ciento de neón.

En otras palabras, no es posible.

«En resumen», escribieron los investigadores en su artículo, «encontramos que no hay condiciones en las que un grupo enriquecido con neón-22 sea estable en una enana blanca de carbono-oxígeno y, por lo tanto, la difusión mejorada de neón-22 no puede explicar la rama Q».

El estudio, en lugar de desalentar, motiva a los científicos a seguir investigando para encontrar una respuesta. Estudiar qué sucede con el hierro en estas estructuras podría darnos una pista.

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