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EFECTOS DE LAS FUERZAS
DE MAREA II. Límite de Roche, formación de anillos,
interacciones entre galaxias, TDE |
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Límite
de Roche y desintegración de
cometas |
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En
este documento se deduce la fórmula adjunta, que
calcula de forma aproximada la fuerza de marea
máxima entre dos elementos de masa m situados en
dos puntos diametralmente opuestos de un cuerpo
celeste de masa M y radio R. La expresión dice
que al disminuir la distancia r entre los dos
cuerpos celestes, el valor de la fuerza de marea
aumenta muy rápidamente. |
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Este hecho llevó en
1848 al astrónomo y matemático
Roche
(1820-1883) a suponer que, si la
distancia entre los cuerpos celestes es suficientemente corta, podría pasar
que las fuerzas de marea superen a las fuerzas de
cohesión
que mantienen al cuerpo unido, haciendo que se rompa en
fragmentos. De acuerdo con este concepto,
para toda pareja de cuerpos celestes hay
una distancia mínima de seguridad entre ellos (límite
de Roche) por debajo de la cual no
puede orbitar uno alrededor del otro sin riesgo
de desintegrarse. |
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El límite de Roche
depende de las densidades de ambos cuerpos y
todos los satélites grandes del Sistema Solar
orbitan con un radio mayor que él.
Sin embargo
algunos satélites pequeños (naturales y
artificiales), orbitan a distancias inferiores,
pero
mantienen su estructura gracias a la acción de
fuerzas distintas a la gravedad: la resistencia
del material. |
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En cambio, todo
cuerpo con menor cohesión (por ejemplo, un cometa),
es destruido al atravesar el límite de Roche.
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Un buen
ejemplo de esto ocurrió en 1992, cuando se
partió en pedazos el
cometa Shoemaker-Levy 9 al superar el límite de
Roche del planeta Júpiter. Dos años después, los
restos del cometa impactaron sobre la superficie
del planeta. |
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Formación de anillos |
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Todos los
planetas jovianos (Júpiter, Saturno, Urano y
Neptuno) tienen anillos que obedecen
a leyes geométricas muy estrictas: Las órbitas son perfectamente circulares,
están contenidas
exactamente en el plano ecuatorial, y son extremadamente llanas.
Estos anillos están
formados por partículas de hielo de diámetros
entre 1cm y 5m.
El origen de
los anillos planetarios no se sabe con
seguridad, pero se piensa que son inestables y
desaparecen en unos centenares de millones de
años. Si es así, los sistemas de anillos
actuales deben ser de origen "moderno". |
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En consonancia
con esta hipótesis, en 1849
Roche estudió los anillos de Saturno y propuso
que su creación se debía a distorsiones por
marea. Las partículas que conforman un anillo
serían partes de un antiguo satélite natural que se
rompió en pedazos al estar dentro del límite de
Roche. |
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Una teoría alternativa
plantea la hipótesis de que los anillos estén compuestos por material de la
nebulosa solar, que no pudo convertirse en satélite por
las fuerzas de marea. De ser así, es necesario
establecer un
mecanismo que explique la rigidez de la frontera del
anillo, y por qué no se difunde con el tiempo.
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Interacciones entre galaxias |
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Las fuerzas de marea
son causantes de un buen número de procesos
bastante espectaculares que ocurren entre
galaxias. Uno de ellos puede tener lugar,
cuando dos galaxias espirales se aproximan.
Entonces las
fuerzas de marea provocan grandes filamentos de
materia que viaja entre ellas ("colas de
marea"). Las estrellas, objetos muy compactos
respecto del tamaño de las galaxias, alteran sus
trayectorias y la ordenada estructura espiral se
ve muy distorsionada, creándose esos filamentos
que se dirigen inicialmente hacia la galaxia
próxima, pero que modifican sus orientaciones
tratando de adaptarse al movimiento orbital de
una galaxia respecto de la otra.
Un
sorprendente par de galaxias enlazadas
Artículo del
Dr.
D. Rafael Bachiller
(31/07/2013) |
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Eventos
de disrupción por mareas (TDE) |
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Hace dos décadas que se
vienen observando en el Universo intensos destellos luminosos que se conocen como "eventos de disrupción
por mareas" (en el argot astronómico, TDEs: tidal
disruption events) y que concuerdan con un fenómeno
conocido como "espaguetización", que puede
ocurrir cerca de un campo gravitatorio muy
intenso y muy inhomogéneo, como el que crea un
agujero negro. |
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Recreación de la
espaguetización de una estrella. ESO/M.
Kommesser |
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Cuando se
aproxima al agujero negro una estrella,
las fuerzas de marea que ejerce dicho
campo gravitatorio deforman al astro en
sentido vertical, estirándolo y
alargándolo como si fuese un espagueti.
En estas condiciones, una parte del
material de la estrella desgarrada no es
devorado inmediatamente por el agujero
negro, sino que queda atrapado en un
disco rotante alrededor de él. El disco
emite entonces una intensa radiación
visible y de rayos X, y también ocasiona
unos chorros en los que el material
fluye, a velocidades próximas a la de la
luz, en la dirección perpendicular (se
puede ampliar la información sobre este
fenómeno consultando
este apartado del tema de
Relatividad General sobre los agujeros
negros).
Presencian la espaguetización de una
estrella devorada por un agujeros negro
Artículo del
Dr.
D. Rafael Bachiller
(25/10/2020) |
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