En primer lugar, hay estrellas compuestas principalmente por protones. Estas son solo las estrellas luminosas "habituales" como nuestro Sol. Nuestro Sol "quema" protones (también conocidos como núcleos de hidrógeno) en el proceso de fusión nuclear, creando núcleos más pesados (como el helio) a partir de ellos. Es el calor liberado por esta combustión nuclear lo que evita que el Sol colapse bajo la fuerza de la gravedad.
Las estrellas de neutrones, por otro lado, son colecciones muy densas de neutrones cuyo peso está soportado por la llamada "presión de degeneración" en lugar de la presión térmica que soporta el Sol. Supongo que realmente quieres saber por qué no hay "estrellas de protones" frías que estén respaldadas por la presión de degeneración de protones. La respuesta corta es que la carga eléctrica del protón lo hace imposible. Si uno tomara un montón de protones fríos y los colocara juntos en el espacio, su repulsión eléctrica mutua abrumaría enormemente a la gravedad y se separarían y no formarían una estrella compacta.
Sin embargo, podemos ir un poco más allá y preguntarnos qué sucede cuando se toman cantidades iguales de protones y electrones. Entonces, los protones todavía contribuyen con casi toda la masa gravitacional, pero la colección es eléctricamente neutra en su conjunto. Pero esto es exactamente como una estrella normal formada a partir de nubes de hidrógeno que colapsan bajo la gravedad. La combustión nuclear convierte los protones (y la mitad de los electrones) en núcleos de helio (con dos protones y dos neutrones). Cuando todos los protones se "queman" en helio, la estrella ya no puede soportar su propio peso a través de la presión térmica y deberíamos preguntarnos si existe presión de degeneración en este caso.
La respuesta es sí, pero resulta que no proviene de los núcleos de helio o de sus protones y neutrones constituyentes. La presión de degeneración en realidad proviene de los electrones restantes (dos por núcleo de helio para mantener todo neutral). Estas estrellas se llaman enanas blancas. Es muy probable que nuestro Sol termine sus días como una enana blanca.
Por cierto, la presión de la degeneración proviene de dos aspectos diferentes de la mecánica cuántica. El primero es el principio de incertidumbre que dice que cuanto más pequeña sea la caja en la que coloque una partícula, más rápido rebotará en esa caja. El otro aspecto es el principio de exclusión de Pauli, que dice que ciertas partículas llamadas fermiones (neutrones, protones y electrones son todos fermiones) intentan evitarse entre sí, incluso en ausencia de fuerzas basadas en cargas. Para la enana blanca o la estrella de neutrones, esto significa que la gran cantidad de fermiones presentes conduce a un pequeño volumen disponible para cada fermión y, por lo tanto, a un movimiento rápido para cada uno.
Para obtener una breve descripción de la presión degenerativa, pruebe:
scienceworld.wolfram.com y los enlaces que se enumeran allí.
Espero que esto haya respondido a sus preguntas.
Fuente:
www.fnal.gov