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Velocidad de escape y estrellas hiperveloces.

La velocidad de escape [1], es la velocidad que debe tener un cuerpo para escapar de la gravedad (del campo gravitatorio) de otro.

Veamos.
Supongamos que estamos sobre la superficie terrestre obviamente sometidos a la gravedad del Planeta. Si nos movemos constantemente hacia arriba (aunque sea despacio), llegará un momento que habremos salido de la Tierra. Sucede que la velocidad constante necesitó de una aceleración que compensara la acción de la gravedad que quería frenarnos. Estamos despreciando la fricción con el aire, la que obviamente existe.
Pero hay otra forma de escapar de la Tierra.
Si inicialmente se nos anima de velocidad hacia arriba (algo nos tira hacia arriba y nos suelta), iremos subiendo mientras que la gravedad nos va frenando. Si esa velocidad inicial nos aleja de la Tierra lo suficiente como para que la gravedad (que disminuye con la distancia) ya no nos afecte, nos detendremos muy lejos (en el infinito), o sea, habremos escapado. Esa es entonces la velocidad de escape, la necesaria para llegar hasta donde la gravedad ya no nos atraiga de manera considerable.
Así, la velocidad de escape depende de la masa del cuerpo dominante, o lo que es lo mismo, de la masa del cuerpo del que queremos escapar. Por eso, es necesario menos velocidad para escapar de la Luna, que de la Tierra. A esto se debe que no se puede escapar de un agujero negro, ya que en él la velocidad de escape es igual o mayor que la de la luz y ese es un límite físico inalcanzable.

En la galaxia hay estrellas hiperveloces; estrellas que se mueven a velocidades de algunos millones de Km. por hora. Estas estrellas, alcanzan la velocidad de escape de la Vía Láctea y salen al espacio intergaláctico.
Hay varias causas por las que se pueden llegar a escapar venciendo al campo gravitatorio galáctico.

chandra_n49_590.jpg.CROP.original-originalAlgunas estrellas presentan estallidos asimétricos de supernova. Eso hace que expulse materia de manera hacia una dirección preferencial, lo que hace que la estrella sea empujada a gran velocidad en la dirección opuesta (acción y reacción). Así se observan Púlsares y estrellas de neutrones moviéndose a velocidades fantásticas por originarse en estallidos asimétricos. Este es el mecanismo por el cual la estrella que formó el remanente de supernova N49 (marcada con una flecha en la imagen) está fuera del centro. (Imagen de X-ray: NASA/CXC/Penn State/S.Park et al.; Optical: NASA/STScI/UIUC/Y.H.Chu & R.Williams et al.)

Otras estrellas forman parte de un sistema binario, dos estrellas girando alrededor de un punto en común llamado centro de masas [2] por la acción de la mutua gravedad. Si una de ellas presenta una explosión de supernova (por ejemplo una estrella muy masiva que explota por colapso de núcleo), la gran liberación de materia debilita bruscamente el vínculo gravitacional y la compañera sale disparada (además del empujoncito que recibiría por la radiación de la explosión) como una piedra lanzada por una honda [3].

En lugares de gran cantidad de estrellas, como por ejemplo los cúmulos globulares [4], algunas suelen pasar muy cerca de otras y el tirón gravitacional hace que se aceleran hasta alcanzar velocidades altísimas como para escapar del cúmulo y hasta de la Galaxia. Un encuentros entre galaxias, no sólo se aceleran y escapan estrellas, sino que a veces escapan cúmulos enteros.

En el Sistema Solar, el Sol es muy dominante y las masas de los planetas y sus órbitas no favorecen los encuentros cercanos que aceleren los cuerpos para que salgan disparados hacia afuera. La manera más probable de que un planeta escape de la galaxia, es que esté vinculado a una estrella de hipervelocidad, en cuyo caso escapa llevado por su estrella. Luego, es muy improbable que un planeta o asteroide escape del sistema estelar al que pertenece. Los cometas que salen del sistema, ya vienen con órbitas abiertas (parabólicas o hiperbólicas).

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Referencias:

  1. http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_escape
  2. http://es.wikipedia.org/wiki/Centro_de_masas
  3. http://es.wikipedia.org/wiki/Honda_(arma)
  4. http://es.wikipedia.org/wiki/Cúmulo_globular

Fuentes:

  • Estrellas de alta velocidad en NGC 2808. – https://paolera.wordpress.com/2013/12/27/estrellas-de-alta-velocidad-en-ngc-2808/
  • Explosiones Asimétricas en Supernovas Entregan Grandes Impulsos a Estrellas de Neutrones y a Agujeros Negros. – https://paolera.wordpress.com/2013/06/04/explosiones-asimetricas-en-supernovas-entregan-grandes-impulsos-a-estrellas-de-neutrones-y-a-agujeros-negros/
  • Descubren una nueva clase de “Estrellas Híper-veloces” escapando de la galaxia – http://www.seti.cl/descubren-una-nueva-clase-de-estrellas-hiper-veloces-escapando-de-la-galaxia/?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+seti%2FjYjy+%28Boinc+SETI%29
  • Planetas hiperveloces escapan de nuestra galaxia – http://www.nationalgeographic.es/noticias/ciencia/espacio/planetas-hiperveloces-escapan-de-nuestra-galaxia
  • Epic Tantrums Get Stars Kicked Out … of the Galaxy – http://www.slate.com/blogs/bad_astronomy/2014/01/16/hypervelocity_stars_normal_stars_seen_fleeing_the_galaxy.html

pdp.

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