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Atmósfera de una enana blanca recreada en el laboratorio
Las enanas blancas son los terrones brillantes de carbono que quedan después de que las estrellas hayan agotado todo su combustible. Son calientes, densos y pequeños, típicamente con la masa del Sol empaquetada en el volumen de la Tierra.
La estructura de estos objetos es compleja. Los astrónomos no pueden ver las resplandecientes brasas de carbono porque las enanas blancas siempre están rodeadas por una capa delgada y densa de gas, atraída por la intensa gravedad de la estrella.
Es este gas el que brilla con una luz blanca intensa a temperaturas que suelen oscilar entre 8000 K y 16 000 K; en comparación, la atmósfera del Sol es de unos 6000 K. El gas es principalmente hidrógeno, pero también puede contener helio, varios metales y carbono.
Todos estos elementos son fáciles de identificar al observar las frecuencias características en las que los elementos emiten y absorben luz, una técnica conocida como espectroscopia. Sin embargo, el intenso calor y la presión en la superficie de estas estrellas distorsionan los espectros, provocando que las líneas se extiendan, por ejemplo.
Eso es útil para los astrónomos porque pueden usar estas distorsiones para calcular la presión en la superficie, que depende de la gravedad de la superficie. Cuando se combina con otros datos, como las mediciones de temperatura, esto les permite calcular el radio y la masa de la estrella.
Entonces, la espectroscopia es una herramienta enormemente poderosa.
Sin embargo, hay un problema. La masa y el radio calculados de esta manera no siempre concuerdan con los valores calculados de otras formas, como midiendo el movimiento de la estrella a través del espacio.
Por eso, los astrónomos quieren comprender mejor los procesos que influyen en los espectros de las atmósferas de enanas blancas.
Ingrese Ross Falcon en Sandia National Laboratories en Nuevo México y algunos amigos. Sandia tiene la máquina de rayos X más poderosa del planeta, un dispositivo conocido como Z Pulsed Power Facility.
Estos tipos usan rayos X de esta máquina para calentar una pared delgada de oro al final de un tubo de ensayo que contiene hidrógeno. El oro calienta rápidamente el hidrógeno creando un plasma de alta densidad a una temperatura de 10.000 K aproximadamente.
Eso reproduce más o menos exactamente las condiciones en la atmósfera de una enana blanca. Falcon y compañía luego miden el espectro del gas para ver cómo influyen las condiciones.
Usando los datos, estos chicos han podido refinar los modelos de los astrónomos de atmósferas de enanas blancas para obtener una mejor comprensión de las estrellas mismas, su masa y radio, por ejemplo.
Sin embargo, el trabajo está lejos de terminar. Falcon y compañía ahora quieren incluir algunos de los otros elementos que aparecen en los espectros de las enanas blancas. Han comenzado experimentos preliminares con helio y esperan examinar los espectros de carbono y oxígeno en un futuro próximo.
Más allá de eso, Falcon y compañía quieren recrear los poderosos campos magnéticos que existen alrededor de algunas enanas blancas, para ver qué influencia tienen en los espectros.
Es más fácil decirlo que hacerlo. La instalación de energía pulsada Z no tiene problemas para generar poderosos campos magnéticos; la dificultad está en usarlos de manera controlada en un experimento. Así que hay trabajo que hacer el grupo de Falcón y otros que también trabajan en Sandia.
Pero recrear la superficie de las estrellas en la Tierra es genial.
Ref: arxiv.org/abs/1210.0832 : Creación de fotosferas enanas blancas en el laboratorio: estrategia para aplicaciones de astrofísica