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Cómo descubrir la masa de una estrella

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hypergiant star

Casi todo en el universo tiene masa, desde átomos y partículas subatómicas (como las estudiadas por el Gran Colisionador de Hadrones) hasta grupos gigantes de galaxias.& amp; amp; nbsp; Las únicas cosas que los científicos saben hasta ahora que don & amp; apos; t tienen masa son fotones y gluones.& amp; amp; nbsp;

Es importante saber la misa, pero los objetos en el cielo están demasiado distantes. Podemos tocarlos y ciertamente podemos pesarlos por medios convencionales. Entonces, ¿cómo determinan los astrónomos la masa de cosas en el cosmos?? Es complicado.& amp; amp; nbsp;

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Estrellas y misa

Suponga que a & amp; amp; nbsp; star & amp; amp; nbsp; es bastante masivo, generalmente mucho más que un planeta típico. ¿Por qué preocuparse por su masa?? Es importante saber esa información porque & amp; amp; nbsp; revela pistas sobre un pasado evolutivo, presente y futuro de star & amp; apos; s.

High mass stars in the Large Magellanic Cloud
High mass stars in the Large Magellanic Cloud
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Los astrónomos que usaban el telescopio espacial Hubble identificaron nueve estrellas monstruosas con masas más de 100 veces la masa de Sun & amp; apos; s. Se encuentran en el cúmulo estelar R136 en la cercana Gran Nube de Magallanes. La masa es una característica importante cuando se calculan los períodos de vida de las estrellas. NASA / ESA / STScI

Los astrónomos pueden usar varios métodos indirectos para determinar la masa estelar. Un método, llamado & amp; amp; nbsp; lente gravitacional, mide el camino de la luz que se dobla por la atracción gravitacional de un objeto cercano. Aunque la cantidad de flexión es pequeña, las mediciones cuidadosas pueden revelar la masa de la atracción gravitacional del objeto que tira del remolcador.

Mediciones típicas de masa estelar

Los astrónomos tardaron hasta el siglo XXI en aplicar lentes gravitacionales para medir masas estelares. Antes de eso, tenían que confiar en las mediciones de estrellas que orbitaban un centro de masa común, las llamadas estrellas binarias. La masa de & amp; amp; nbsp; estrellas binarias (dos estrellas que orbitan un centro de gravedad común) es bastante fácil de medir para los astrónomos. De hecho, múltiples sistemas estelares proporcionan un ejemplo de libro de texto sobre cómo descubrir sus masas. Es un poco técnico, pero vale la pena estudiar para comprender lo que los astrónomos tienen que hacer.

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Una imagen del telescopio espacial Hubble de Sirius A y B, un sistema binario a 8,6 años luz de la Tierra.
NASA / ESA / STScI

Primero, miden las órbitas de todas las estrellas en el sistema. También registran las estrellas y amp; apos; velocidades orbitales y luego determinan cuánto tiempo le toma a una estrella dada pasar por una órbita. Eso & amp; apos; s llamado su & amp; quot; período orbital.& amp; quot; & amp; amp; nbsp;

Masa de cálculo

Una vez que se conoce toda esa información, los astrónomos luego hacen algunos cálculos para determinar las masas de las estrellas. Pueden usar la ecuación Vorbit = SQRT (GM / R) donde SQRT es & amp; quot; square root & amp; quot; a, G es gravedad, radio. Es una cuestión de álgebra para eliminar la masa reorganizando la ecuación para resolver M .& amp; amp; nbsp;

Entonces, sin tocar una estrella, los astrónomos usan las matemáticas y las leyes físicas conocidas para descubrir su masa. Sin embargo, pueden hacer esto por cada estrella. Otras medidas les ayudan a descubrir las masas para estrellas & amp; # x200B; no en sistemas binarios o de estrellas múltiples. Por ejemplo, pueden usar luminosidades y temperaturas. Las estrellas de diferentes luminosidades y temperaturas tienen masas muy diferentes. Esa información, cuando se traza en un gráfico, muestra que las estrellas se pueden organizar por temperatura y luminosidad.

Las estrellas realmente masivas se encuentran entre las más populares del universo. Las estrellas de menor masa, como el Sol, son más geniales que sus hermanos gigantes. El gráfico de temperaturas de estrellas, colores y brillo se llama Diagrama Hertzsprung-Russell y, por definición, también muestra una masa de estrellas y amp; apos, dependiendo de dónde se encuentre en el gráfico. Si se encuentra a lo largo de una curva larga y sinuosa llamada Secuencia Principal, entonces los astrónomos saben que su masa no será gigantesca ni será pequeña. Las estrellas de masa más grande y de masa más pequeña caen fuera de la secuencia principal.

hertzsprung-russell diagram
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Esta versión del diagrama de Hertzprung-Russell traza las temperaturas de las estrellas contra sus luminosidades. La posición de una estrella en el diagrama proporciona información sobre en qué etapa se encuentra, así como su masa y brillo.
Observatorio Europeo Austral

Evolución estelar

Los astrónomos tienen una buena idea de cómo nacen, viven y mueren las estrellas. Esta secuencia de vida y muerte se llama & amp; quot; evolución estelar.& amp; quot; El mayor predictor de cómo evolucionará una estrella es la masa con la que nace, su masa inicial.& amp; quot; Las estrellas de baja masa son generalmente más frías y más tenues que sus contrapartes de mayor masa. Entonces, simplemente mirando el color, la temperatura y el color de una estrella y un amplificador, y dónde & amp; quot; lives & amp; quot; en el diagrama de Hertzsprung-Russell, los astrónomos pueden tener una buena idea de una estrella y una masa de Apos. Las comparaciones de estrellas similares de masa conocida (como los binarios mencionados anteriormente) dan a los astrónomos una buena idea de cuán masiva es una estrella dada, incluso si es un binario.

Por supuesto, las estrellas no mantienen la misma masa toda su vida. Lo pierden a medida que envejecen. Poco a poco consumen su combustible nuclear y, finalmente, experimentan grandes episodios de pérdida masiva al final de sus vidas. Si ellos y amp; apos; re estrellas como el Sol, lo soplan suavemente y forman nebulosas planetarias (generalmente). Si ellos y amp; apos; son mucho más masivos que el Sol, mueren en eventos de supernova, donde los núcleos colapsan y luego se expanden hacia afuera en una explosión catastrófica. Eso arroja gran parte de su material al espacio.



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Imagen compuesta de la Nebulosa del Cangrejo, un remanente de supernova que anunció la muerte de una estrella muy masiva.
NASA / ESA / ASU / J. Hester & amp; amperio; A. Loll

Al observar los tipos de estrellas que mueren como el Sol o mueren en supernovas, los astrónomos pueden deducir lo que harán otras estrellas. Conocen sus masas, saben cómo evolucionan y mueren otras estrellas con masas similares, por lo que pueden hacer algunas predicciones bastante buenas, basadas en observaciones de color, temperatura y otros aspectos que les ayudan a comprender sus masas.

Hay mucho más para observar las estrellas que para recopilar datos. La información que obtienen los astrónomos se pliega en modelos muy precisos que los ayudan a predecir exactamente qué harán las estrellas en la Vía Láctea y en todo el universo a medida que nacen, envejecen y mueren, todo en función de sus masas. Al final, esa información también ayuda a las personas a comprender más sobre las estrellas, particularmente nuestro Sol.

Datos rápidos

  • La masa de una estrella es un predictor importante para muchas otras características, incluido cuánto tiempo vivirá.
  • Los astrónomos usan métodos indirectos para determinar las masas de estrellas, ya que pueden tocarlas directamente.
  • Por lo general, las estrellas más masivas viven vidas más cortas que las menos masivas. Esto se debe a que consumen su combustible nuclear mucho más rápido.
  • Las estrellas como nuestro Sol son de masa intermedia y terminarán de una manera muy diferente a las estrellas masivas que explotarán después de unas pocas decenas de millones de años.

& amp; # x203A; Ciencias

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