Si el sol se convierte en una enana blanca, ¿qué material contendrá?

“Si el sol se convierte en una enana blanca, ¿qué material contendrá?”


El Sol eventualmente se convertirá en una enana blanca, ese es el destino de una estrella del orden de una masa solar. Una vez que se detiene la fusión de hidrógeno del núcleo, comienza la fusión de hidrógeno de caparazón, lo que desencadena la expansión de la estrella en un gigante rojo.

Después de aproximadamente mil millones de años como gigante rojo, lo más probable es que el Sol experimente un destello de helio, que producirá una buena cantidad de carbono en el núcleo. Sin duda habrá pequeñas cantidades de varios otros elementos, pero el carbono sería el producto predominante.

Sin reacciones de fusión para oponerse a las fuerzas gravitacionales, la ascua estelar colapsará. El núcleo se convierte en un gas degenerado de electrones extremadamente denso. Esto significa que todos los electrones son despojados de sus núcleos, y todos son conducidos a sus estados mínimos de energía. Todos los electrones están tan apretados como lo permite la física, lo que detiene el colapso. El gas degenerado de electrones desarrolla lo que se conoce como presión de degeneración, y esto produce la fuerza externa que contrarresta la fuerza de la gravedad.

La materia degenerada de electrones es algo extraño. Es un conductor de calor prácticamente perfecto, por lo que no verá ningún gradiente de temperatura. Si agrega más materia a un volumen de materia degenerada de electrones, se reduce. [1] La densidad es increíblemente alta: del orden de diez millones de gramos por centímetro cúbico. Para ponerlo en perspectiva, una “pieza” de enana blanca del tamaño de la punta de su dedo meñique tendría una masa de aproximadamente diez toneladas.

Todavía hay una energía tremenda en una enana blanca, por lo que hace mucho calor, entre 50,000 y 100,000 Kelvins. El calor tarda mucho en irradiarse. Una estimación que leí tenía una enana blanca de 1 masa solar que tardó más de 10 mil millones de años en enfriarse a la temperatura de fondo de 2.7 Kelvin del Universo.


[1] ¿Por qué se encoge? Más masa produce una mayor autogravitación y una mayor fuerza interna. Para contrarrestar esta fuerza, la presión de degeneración debe aumentar, pero esto solo puede suceder si el volumen disminuye.

Cuando una estrella se queda sin combustible, se derrumba sobre sí misma. Las enanas blancas contienen aproximadamente la masa del sol pero tienen aproximadamente el radio de la Tierra. Esto los hace increíblemente densos, superados solo por estrellas de neutrones y agujeros negros. La gravedad en la superficie de una enana blanca es 350,000 veces la de la gravedad en la Tierra.

Las enanas blancas alcanzan esta increíble densidad porque están tan colapsadas que sus electrones se aplastan, formando lo que se llama “materia degenerada”. Esto significa que una enana blanca más masiva tiene un radio más pequeño que su contraparte menos masiva. Las estrellas ardientes equilibran el empuje interno de la gravedad con el empuje externo de la fusión, pero en una enana blanca, los electrones deben apretarse fuertemente para crear esa fuerza de presión externa. Como tal, después de haber perdido gran parte de su masa durante la fase gigante roja, ninguna enana blanca puede exceder 1,4 veces la masa del sol.

Ahora … a tu pregunta:

Debido a que las enanas blancas son los núcleos remanentes de las estrellas normales, están hechas principalmente de los productos “de desecho” de las reacciones de fusión nuclear que las hicieron brillar antes de convertirse en enanas blancas. Estos productos de “desecho” son principalmente carbono y oxígeno, con trazas de otros elementos. La parte exterior de una enana blanca contiene helio e hidrógeno. Es la tremenda fuerza gravitacional asociada con estas estrellas densas que estratifica el material dentro de ellas, con los elementos más pesados ​​que residen en las profundidades más profundas de la estrella. Las atmósferas de las enanas blancas tienen solo unos diez metros de espesor.

Principalmente oxígeno y carbono.

Dado que la mayor parte del hidrógeno y el helio se quemarían debido a la fusión nuclear, el sol no podría mantener su tamaño y pronto comenzaría a perder la batalla contra la gravedad en su núcleo. Una batalla que habría librado durante más de 9 mil millones de años. Debido a la falta de energía generada por la fusión de los átomos de hidrógeno y helio, el sol pronto arrojaría al menos la mitad de su masa y se comprimiría al tamaño de la Tierra. En ese tamaño, Sun no necesitaría una fuerte fusión para mantener su tamaño y continuaría ardiendo intensamente hasta que se quede sin combustible, después de lo cual tendrá una muerte silenciosa.