Gotas de ciencia -Cap. 7 - Colapso gravitatorio - Límite de Chandrasekhar

​El sol en un día de verano puede parecernos un coloso fuerte y poderoso que emana una energía descomunal, pero las estrellas no dejan de ser meras hormigas en la historia del espacio tiempo.

El camino del descubrimiento de los agujeros negros está íntimamente relacionado con el de hallazgos decisivos sobre la evolución de las estrellas y aquí, Subrahmanyan Chandrasekhar, alumno del astrónomo británico Sir Arthur Eddington tenía algo muy importante que contarnos.
 
Estas brillantes hormigas de luz sobreviven gracias a un equilibrio entre la fuerza de gravedad que las comprime y la presión del gas caliente en sentido opuesto y  originado por el calor de las reacciones nucleares en su interior.
 
Así que en el largo calendario del cosmos, muchas hormiguitas acaban siendo víctimas de la falta de  alimento y las leyes de la física  ¿Qué pasa cuando su combustible vital se agota? ¿Qué ocurre con la fuerza de gravedad que comprime la estrella?
 
El principio de exclusión

Este principio establece que dos partículas cuánticas no pueden tener igual posición y velocidad al mismo tiempo, por tanto, cuando una estrella comienza a comprimirse, sus partículas empiezan a acercarse tendiendo a ocupar la misma posición, pero al no poder tener igual velocidad, terminan alejándose y la estrella se mantendrá en un estado de “relativa estabilidad” de acuerdo principalmente a una repulsión debida al principio de exclusión ya sea entre electrones o entre neutrones y protones. Estas son las llamadas estrellas de electrones, neutrones o protones.
 
La masa y el colapso
 
Desde los años 30 del siglo pasado, el astrofísico de origen indio calculó el tamaño que debería tener una estrella para evitar colapsar por su propia gravedad una vez agotara todo su combustible.
 
Chandrasekhar sabía que la teoría de la relatividad impone un límite a la diferencia máxima de velocidad entre las partículas cuánticas de una estrella hasta el valor de la velocidad de la luz.
 
Por lo tanto, tendría que haber un límite en el que la repulsión que aparece por el principio de exclusión es ínfima comparada con la fuerza de gravedad de la estrella, cuando esta es muy masiva. Así encontró que estrellas con masas dos veces y medio la masa solar, no podrían soportar su propio peso y terminarían por comprimirse hasta un tamaño nulo. Este valor se conoce con el nombre de límite de Chandrasekhar.

​© Belén Higueras – J.F. Alonso