E4 Transferencia Radiativa y Opacidad

Tópico

El protagonista de este modelo es la intensidad de la radiación, a medida que se propaga a través de un medio que a la vez la absorbe y la emite.

La ecuación de transferencia radiativa describe cómo cambia esa intensidad a lo largo de su recorrido por el medio: la absorción del medio la reduce, mientras que la emisión local del propio medio la repone. La profundidad óptica acumula, a lo largo del camino recorrido, toda la absorción que esa radiación ha sufrido hasta ese punto, y hace que, en cuanto esa profundidad óptica supera el valor uno, el medio se vuelva ópticamente grueso y la radiación ya no pueda escapar en línea recta, tal como ocurre en el interior de una estrella; por debajo de ese mismo valor uno, en cambio, el medio es ópticamente delgado y esa misma radiación escapa casi sin obstáculos, tal como ocurre en las coronas y en las nebulosas.

La función fuente, definida como la razón entre la emisión y la absorción del propio medio, se iguala exactamente a la función de Planck cuando ese medio se encuentra en equilibrio termodinámico local, de modo que alcanzar ese equilibrio hace que la función fuente se vuelva, en ese punto del medio, indistinguible de la función de Planck.

La atmósfera visible de una estrella corresponde, precisamente, a la profundidad óptica en la que el continuo termina de formarse, de modo que es esa misma profundidad óptica la que hace visible, desde fuera, a una estrella entera. Tres mecanismos de opacidad dominan ese proceso y se suman entre sí para dar la opacidad total del medio: la fotoionización, que fija los umbrales de las series espectrales; la radiación de frenado térmico; y la dispersión de electrones libres. El promedio de esa opacidad total, ponderado según cómo responde la función de Planck a la temperatura, es el que efectivamente hace que la energía se transporte, o no, a través de los interiores estelares.

Así, desde la intensidad de la radiación con la que arranca este documento hasta el transporte de energía en los interiores estelares con el que termina, pasando por la profundidad óptica, la función fuente y la atmósfera visible de la estrella, la transferencia radiativa y la opacidad hacen que una misma intensidad de radiación pueda atravesar limpiamente un medio delgado o quedar atrapada y termalizada en un medio grueso, según sea el balance entre la absorción y la emisión que ese medio le impone.

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