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miércoles, 9 de febrero de 2011

Betelgeuse o el segundo Sol de la Tierra

Antes de nada, una breve introducción.
Las estrellas atraviesan distintas fases a lo largo de su vida, periodos muy largos a nuestros ojos (de varios millones de años), aunque no tan largos en términos astronómicos. Estas fases dependen, entre otros factores, de la masa de la estrella. Esta masa está comprendida entre 0.08 y 200 veces la masa del Sol. Por debajo de 0.08M (M = masa solar) hablaríamos de una enana marrón, mientras que no se conoce ninguna estrella por encima de 200M, debido a lo que se conoce como "límite de Eddington".
La primera fase de la vida de una estrella es la "protoestrella": en el seno de una nebulosa, la materia (principalmente hidrógeno, el elemento más ligero del universo) se agrupa por acción de la gravedad, comprimiéndose en torno a un núcleo y, por tanto, aumentando su temperatura. Cuando se alcanza una temperatura crítica, se inicia la fusión nuclear del hidrógeno (la estrella se "enciende"), formándose helio y desprendiéndose una enorme cantidad de energía. Esta sería la segunda y más larga fase de la vida de una estrella. Durante esta etapa, la fuerza gravitatoria tiende a comprimir la estrella y una fuerza resultante de la fusión nuclear equilibra la balanza, permaneciendo la estrella en equilibrio.
Cuando se agota el hidrógeno es cuando entra en juego la masa de la estrella. Las estrellas se convierten en gigantes rojas, tanto mayores cuanto mayor sea su masa. Y este es el caso de Betelgeuse, una supergigante roja, que es la que nos ocupa en esta entrada. (Algún día profundizaremos en las etapas de vida finales de una estrella, la formación de cuásares y agujeros negros, ...)

 Betelgeuse, gigante roja del brazo de Orión

Betelgeuse es una supergigante roja perteneciente a nuestra galaxia, localizada en el brazo de Orión (recordemos que la Vía Láctea es una galaxia espiral). También conocida como α Orionis o HIP 27989, tiene una temperatura superficial de unos 3000 grados Kelvin, y fue descubierta por sir John Herschel en 1836. Es una de las estrellas más brillantes de Orión, y la más brillante si nos centramos en el espectro rojo-infrarrojo. Su tamaño es tal que, si la colocásemos en la posición del Sol, su radio alcanzaría hasta Júpiter.
Las supergigantes rojas se caracterizan por fusionar elementos pesados en su núcleo. Una vez han consumido el helio resultante de su primera etapa de vida, que fusionan para formar carbono, siguen avanzando por la tabla periódica para llegar al hierro, Fe. La fusión nuclear que da lugar al hierro, a diferencia de las demás, es endotérmica, esto es, necesita más energía para producirse de la que se desprende. Por tanto, en el núcleo de la estrella se acumula hierro, que solidifica a causa de la fuerza gravitatoria. Cuando la energía resultante de la fusión nuclear no puede mantener a la estrella, las capas gaseosas externas colapsan debido a la atracción gravitatoria del núcleo de hierro, chocando violentamente contra éste, y produciéndose una explosión violentísima, en la que se generan los elementos de masa atómica superior a la del Fe. Esto es lo que se llama una supernova, y se trata del proceso más energético del universo.

Supernova


Recientemente, astrónomos de reconocida fama han afirmado que la estrella Betelgeuse está a punto de colapsar. A punto en términos astronómicos, lo que significa que en el próximo millón de años podría producirse la supernova (que tardaríamos 640 años en ver, lo que tardaría la luz en llegar hasta la Tierra). Gracias a esto, y durante algunas semanas, la Tierra tendrá dos soles, y la noche será indistinguible del día durante todo ese tiempo. No es la primera vez que esto ocurre, ya que, en el año 185 de nuestra era, astrónomos chinos observaron una supernova a 8200 años luz de la Tierra, supernova que también fue avistada por los astrónomos romanos, y que fue verificada por astrónomos modernos al localizarse los restos de la estrella.

 La supernova es el proceso más energético del Universo

De ser cierto, sería un acontecimiento extraordinario, que difícilmente podría presenciar la Tierra en otra ocasión.

Fuentes:
www.ojocientifico.com
es.wikipedia.org

Manu Gutiérrez

martes, 11 de enero de 2011

Desafiando las leyes de la termodinámica: la pila de Karpen

¡Un saludo, queridos lectores! Ante todo desearos un feliz año nuevo a todos. 
En esta primera entrada del año, os quiero hablar de un aparato que descubrí recientemente navegando por internet. Se trata de la pila de Karpen, una pila del tipo termoeléctrico, pero que funciona a temperatura constante. Fue construida por el ingeniero rumano Nicolae Vasilescu Karpen alrededor del año 1950, y se conserva actualmente en el Museo Nacional de Tecnología de Rumanía, el cual, dicho sea de paso, no la expone porque no tiene dinero para el dispositivo de seguridad necesario para tal fin.

Pila de Karpen

Vasile Karpen y su invento

Físicamente, el aparato consiste en dos pilas eléctricas conectadas en serie, a las cuales se conecta un motor galvanométrico bastante pequeño, el cual a su vez está conectado a un aspa acoplada a un interruptor. Cuando ha dado medio giro, el circuito se abre, y al dar otra media vuelta, vuelve a cerrarlo. Esto no sería nada más que otra curiosidad de museo si no fuese porque recientemente, y tras sesenta años de funcionamiento, la pila sigue conservando el mismo voltaje que cuando fue ensamblada, allá por 1950. Un voltio, que se ha mantenido todo este tiempo. Se cree que, en el intervalo en el que el circuito está abierto, las pilas tienen tiempo de recargarse y reconstruir su polaridad. De hecho, Karpen, cuando la construyó, aseguró que el dispositivo permanecería trabajando para siempre. Por muy ridículo que esto sea, en los sesenta años que lleva funcionando no se ha podido demostrar lo contrario.
De ser cierto lo que Karpen afirmó, estaríamos ante lo que en termodinámica se denomina un móvil perpetuo de segunda especie, esto es, un aparato que realiza trabajo de forma cíclica e indefinida intercambiando calor sólo con una fuente térmica. Esto viola el segundo principio de la termodinámica:

La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo

La consecuencia más inmediata de este principio es precisamente la imposibilidad de construir un móvil perpetuo, un aparato que realice trabajo indefinidamente sin recibir energía. Esto implicaría la ausencia de rozamiento, lo cual es físicamente imposible (en todo proceso se disipa una parte de la energía en forma de calor). Sería interesante observar las consecuencias en las leyes físicas tal y como las conocemos del hecho de que este invento fuese realmente un móvil perpetuo (dicho sea con gran escepticismo por mi parte).

Nota: No he podido encontrar más información acerca de este dispositivo. Hay un documento pdf que se supone que explica su funcionamiento mediante matemáticas. No lo he mirado en profundidad porque dudo que tenga los conocimientos necesarios, pero para lectores con una formación avanzada, allá va. 

Fuentes:
www.desenchufados.net
www.taringa.net
es.wikipedia.org

Manuel Gutiérrez