Astrofísica termonuclear: qué es, qué estudia y aplicaciones
La astrofísica termonuclear es una rama específica de la física que estudia los cuerpos celestes y la liberación de energía que proviene de estos, producida a través de la fusión nuclear. También se conoce como astrofísica nuclear.
Esta ciencia nace con el supuesto que plantea que las leyes de la física y la química que se conocen actualmente son ciertas y universales.
La astrofísica termonuclear es una ciencia teórico-experimental en una escala reducida, ya que la mayoría de los fenómenos espaciales y planetarios han podido ser estudiados pero no comprobados en la escala que involucra a los planetas y al universo.
Los principales objetos de estudio de esta ciencia son las estrellas, las nubes gaseosas y el polvo cósmico, por lo que se entrelaza estrechamente con la astronomía.
Incluso podría decirse que nace de la astronomía. Su principal premisa ha sido responder a las preguntas del origen del universo, aunque su interés comercial o económico está en el campo energético.
Aplicaciones de la astrofísica termonuclear
1- Fotometría
Es la ciencia base de la astrofísica que se encarga de medir la cantidad de luz que emiten las estrellas.
Cuando las estrellas se forman y se vuelven enanas, comienzan a emitir luminosidad como consecuencia del calor y la energía que se produce dentro de estas.
Dentro de las estrellas se producen fusiones nucleares de diversos elementos químicos como helio, hierro e hidrogeno, todos según la etapa o secuencia de vida en la que se encuentren dichas estrellas.
Como resultado de esto, las estrellas varían en su tamaño y color. Desde la Tierra solo se percibe un punto luminoso blanco, pero las estrellas tienen más colores; su luminosidad no permite que el ojo humano los capte.
Gracias a la fotometría y a la parte teórica de la astrofísica termonuclear se han logrado establecer las fases de vida de diversas estrellas conocidas, lo que aumenta la comprensión sobre el universo y sus leyes químicas y físicas.
2- La fusión nuclear
El espacio es el lugar natural para las reacciones termonucleares, dado que son las estrellas (incluyendo al Sol) los cuerpos celestes protagonistas.
En la fusión nuclear dos protones se acercan a tal punto que logran superar la repulsión eléctrica y se unen, liberando radiación electromagnética.
Este proceso es recreado en las centrales nucleares del planeta, con el fin de aprovechar al máximo la liberación de radiación electromagnética y la energía calórica o térmica resultante de dicha fusión.
3- La formulación de la teoría del Big Bang
Algunos expertos aseguran que esta teoría forma parte de la cosmología física; sin embargo, también abarca el campo de estudio de la astrofísica termonuclear.
El Big Bang es una teoría, no una ley, por lo que aún encuentra problemas en sus planteamientos teóricos. La astrofísica nuclear le sirve de sostén, pero también le contraría.
El no alineamiento de esta teoría con el segundo principio de la termodinámica es su principal punto de divergencia.
Dicho principio dice que los fenómenos físicos son irreversibles; por consecuencia, la entropía no puede ser detenida.
Aunque esto va de la mano con la noción de que el universo está en constante expansión, esta teoría demuestra que la entropía universal es aún muy baja con relación a la fecha teórica de nacimiento del universo, hace 13 800 millones de años.
Esto ha llevado a explicar el Big Bang como una gran excepción de las leyes de la física, por lo que debilita su carácter científico.
No obstante, gran parte de la teoría del Big Bang se sustenta en la fotometría y las características físicas y la edad de las estrellas, siendo ambos campos de estudio de la astrofísica nuclear.
Referencias
- Audouze, J., & Vauclair, S. (2012). An Introduction to Nuclear Astrophysics: The Formation and the Evolution of Matter in the Universe. París-Londres: Springer Science & Business Media.
- Cameron, A. G., & Kahl, D. M. (2013). Stellar Evolution, Nuclear Astrophysics, and Nucleogenesis. A. G. W. Cameron, David M. Kahl: Courier Corporation.
- Ferrer Soria, A. (2015). Física nuclear y de partículas. Valencia: Universitat de València.
- Lozano Leyva, M. (2002). El cosmos en la palma de la mano. Barcelona: Debols!llo.
- Marian Celnikier, L. (2006). Find a Hotter Place!: A History of Nuclear Astrophysics. Londres: World Scientific.