nebulosa planetaria

La temperatura del Universo (II)

Vamos a seguir con esta segunda entrega recorriendo las temperatura del Universo, desde lo más fío, a lo más caliente. Nos habíamos quedado en la primera entrega con las enanas rojas, estrellas de tipo M, con temperaturas de alrededor de 4000K

5.000K-10.000K

En este rango encontramos un gran número de estrellas. Las de tipo K, tienen masas menores que las del Sol, y unas temperaturas superficiales máximas de 5.300K, su color es naranja rojizo. Las estrellas de tipo G, como el Sol, tienen unas temperaturas superficiales de entre 5.300 y 6.000K (la temperatura de la superficie del Sol es de 5.778K). Las estrellas de tipo F, como la estrella Polar, tienen masas algo mayores que las del Sol y temperaturas superficiales de entre 6.000 y 7.700K y las tipo A, que pueden triplicar la masa del Sol, tienen temperaturas de entre 7.300 y 10.000K. Estas estrellas pueden llegar a ser 80 veces más luminosas que el Sol. Sirio, Altair o Vega son estrellas de tipo A.

800px-Morgan-Keenan_spectral_classification

Clasificación espectral de estrellas Morgan-Keenan

10.000K-30.000K

¿Os acordáis que en la entrega anterior os hablábamos de las regiones HI, que eran nubes de gas con temperaturas muy bajas? Hay otro tipo de regiones las HII, que son nubes de gas a muy alta temperatura, de entre 10.000 y 20.000K. ¿Cómo puede tener una nube de gas tanta temperatura? Bueno puede ser porque está cerca de estrellas muy brillantes (o incluso puede contenerlas) que hacen que la nube se caliente, o por ejemplo puede tratarse del resultado de una explosión de supernova. Sus tamaños pueden ser inmensos, de varios cientos de años luz (es decir, la luz tarda en atravesarla cientos de años). Estas regiones de gas tan caliente es donde se forman las nuevas estrellas, así que son consideradas como guarderías estelares.

Se conoce su existencia desde hace cientos de años, ya que como son tan brillantes y grandes, con un telescopio sencillo, se pueden observar. La primera región HII observada fue la Nebulosa de Orión en 1610.

Diferentes regiones HII

Como veis hay nebulosas de las más diversas formas. Muchas parecen desordenadas y son simples regiones de nubes de gas, pero hay algunas que presentan formas como de corona circular, o con aspecto muy simétrico, son por ejemplo las nebulosas planetarias. Se producen cuando una estrella al llegar a su fase final, empieza a expulsar prácticamente todo su material al espacio quedando en su centro una minúscula estrella muerta que en muchos casos apenas si emite luz. Vemos que aunque se llaman planetarias, no tiene nada que ver con los planetas. Esto es porque Herschel cuando las descubrió en 1784 pensó que lo que había en su centro, a no brillar, era un planeta. Las nebulosas planetarias pueden tener aun temperaturas más altas de hasta 35.000K.

Las estrellas tipo B, tienen temperaturas superficiales de entre los 10.000 y 30.000K. Se trata de estrellas con hasta 20 veces la masa del Sol que pueden ser 50.000 veces más brillantes y por esto se ven desde distancias enormes. Estrellas famosas como Rigel, Bellatrix, Alnilam, Algol A o Spica son estrellas de tipo B.

B

Simulación del tamaño de una estrella de Rigel en comparación con el Sol.

30.000K- 50.000K

Las estrellas de tipo O, son las estrellas normales más calientes, con temperaturas superficiales de entre 30.000 y 50.000K. Pueden tener masas 150 veces el del Sol, y ser un millón de veces más luminosas, pero son muy escasas. Solo el 0,00003% de las estrellas son de tipo O.

OTYPE

El objeto brillante de la parte inferior, es Alnitak un sistema triple con dos estrellas de tipo O y una de tipo B. La nebulosa cercana es NGC2024, conocida como la Nebulosa de la Llama. Imagen tomada por el telescopio 2MASS

En este rango de temperaturas hay también un tipo de estrellas las Wolf-Rayet (WR), con masas de entre 20 y 30 veces la del Sol, que se caracterizan por estar continuamente arrojando material al espacio. A menudo suelen formar parte de sistemas binarios en los cuales la otra estrella está absorbiendo (acretando) todo este material. E incluso puede ser un agujero negro el que chupa toda esta masa.

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Wolf-Rayet, WR104. Se puede apreciar como su estrella compañera acreta la masa desprendida. Imagen obtenida por el telescopio Hubble

50.000K y más allá.

Entonces las estrellas más calientes tienen 50.000K ¿no? Bueno… no, hay fases de la evolución de una estrella en las que puede tener temperaturas muy superiores. Cuando una estrella muere, puede hacerlo de varias maneras dejando como resultado diferentes tipos de remanentes, esto lo veremos con detalle más adelante. Uno de estos restos son las enanas blancas que pueden tener temperaturas de hasta 200.000K, aunque luego esta vaya descendiendo hasta menos de 4.000K. Este tipo de estrellas es el que está en el centro de las nebulosas planetarias que hemos descrito antes. El Sol cuando muera se convertirá en una enana blanca.

Otro tipo de remanente son las estrellas de neutrones, se trata de un objeto peculiar que procede de una estrella supermasiva que ha explotado en forma de supernova. Son objetos con una densidad impresionante, tienen masas que pueden llegar a ser el doble de la del Sol pero comprimidas hasta tener unos 12km de radio y alcanzan unas temperaturas de 3•109K. ¡Tres mil millones de Kelvins!

Algunas estrellas de neutrones giran muy rápidamente hasta varios cientos de veces por segundo, emitiendo luz como si fuera un faro en el espacio girando a toda velocidad. Son los púlsares.

Chandra-crab

Púlsar de la Nebulosa del Cangrejo. Esta imagen combina imágenes del telescopio HST (rojo), e imágenes en rayos X obtenidas por el telescopio Chandra (azul).

Además os habréis fijado que estamos mencionando únicamente la temperatura superficial de la estrella. Como las estrellas producen su energía en forma de reacciones nucleares en su núcleo, conforme nos vamos adentrando en el interior de una estrella la temperatura aumenta. El núcleo del Sol se encuentra a unos 1,36•107K. Es complicado estudiar el interior de las estrellas pero se estima que la temperatura del núcleo de las estrellas a lo largo de su evolución puede superar los 6•109K.

En 2011, en el acelerador de partículas del CERN, en Suiza, investigadores que están intentando recrear el origen del Universo consiguieron obtener una temperatura de 5•1012K. Toda una hazaña.

Pero, ¿hay una temperatura máxima posible? Existe un valor teórico, la temperatura de Plank que sería la temperatura del Universo durante el primer instante del Big Bang. Es decir, es el valor correspondiente a toda la energía del Universo. Como no podemos utilizar más energía que la que hay en el Universo, ya que esta ni se crea ni se destruye, no podremos obtener nunca una temperatura superior. Esta temperatura teórica, basada en observaciones cosmológicas es de 1032K.