E9 Degeneracion Cuantica y Materia Densa

Tópico

El protagonista de este modelo es la presión degenerada, la presión que sostiene tanto a las enanas blancas como a las estrellas de neutrones frente al colapso que la gravedad, de otro modo, les impondría.

Esa presión degenerada nace de un gas de fermiones degenerado, en el que el principio de exclusión impide que dos electrones, o dos neutrones, ocupen jamás el mismo estado cuántico. Que ese principio de exclusión actúe entre las partículas del gas hace que la presión resultante, a diferencia de la presión de un gas ordinario, no dependa en absoluto de la temperatura del gas.

En el régimen no relativista esa misma presión degenerada crece con fuerza a medida que aumenta la densidad del gas, pero al alcanzar densidades extremas y entrar en el régimen relativista, esa presión responde de forma mucho más débil a un aumento adicional de densidad, en un verdadero ablandamiento de la resistencia del gas a seguir comprimiéndose.

Chandrasekhar demostró que, si la masa de una enana blanca supera un umbral cercano a una masa y media solar, ni siquiera esa presión degenerada relativista alcanza para sostenerla contra la gravedad, de modo que superar ese límite de Chandrasekhar hace que la enana blanca colapse de manera inevitable.

En las estrellas de neutrones, en cambio, es la presión degenerada de los propios neutrones la que sostiene a la estrella contra la gravedad, y lo hace hasta un segundo umbral, más alto que el anterior, cercano a tres masas solares; la densidad de la materia nuclear misma es, para estas estrellas de neutrones, el punto de referencia natural de la densidad que llegan a alcanzar. Así, desde la presión degenerada con la que arranca este documento hasta ese segundo umbral, cercano a tres masas solares, con el que termina, pasando por el gas de fermiones degenerado y el límite de Chandrasekhar, la degeneración cuántica hace que una misma presión, ajena a la temperatura, decida si una enana blanca o una estrella de neutrones logran sostenerse frente a la gravedad, o si en cambio colapsan de manera inevitable.

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