¿Existen procesos hipotéticos que permitan la existencia de una estrella alimentada por fisión?

Question

Sé que esto es poco práctico dada la escasez de elementos fisibles pesados en el universo (al contrario que la abundancia de elementos favorables a la fusión, como el hidrógeno), pero ¿existe algún proceso mediante el cual pueda formarse un cuerpo estelar "estable" que brille gracias a la fisión?

(No puedo imaginarme cómo la fisión nuclear y la gravedad podrían "autosostenerse" como la fusión y la gravedad en las estrellas típicas, pero lo único que puedo decir es que la vida de las estrellas tendría que ser menor que el tiempo que tarda la mayoría de sus componentes en descomponerse, pero definitivamente más larga que una reacción en cadena típica).

Answer 1

En principio, sí, aunque sería una situación muy artificial y no es probable que se produzca de forma natural.

Una estrella funciona porque la fusión de hidrógeno a helio es energéticamente favorable. Pero el proceso tiene una enorme energía de activación, por lo que se necesita un entorno tan caliente y denso como el núcleo de una estrella para proporcionar esa energía de activación.

Asimismo, para cualquier núcleo suficientemente pesado la fisión es energéticamente favorable, pero de nuevo existe (normalmente) una gran energía de activación. En los reactores de fisión o en las bombas, esa energía es suministrada por los neutrones y aprovecha una vía específica disponible para el uranio-235. Sin embargo, cualquier núcleo lo suficientemente pesado se fisionará si lo colocamos en un entorno en el que haya mucha energía disponible. Por ejemplo, los núcleos de plomo podría, en principio, fisionarse y esto liberaría energía. El problema es que las energías requeridas son del orden de 10MeV, y requerirían una temperatura de alrededor de 10 $^{11}$ grados. Aunque esto se consigue fácilmente en un acelerador, no parece probable que se consiga montando una gran bola de plomo.

Answer 2

Según veo, y, corregidme si me equivoco, pero hay una forma de hacerlo.

El problema de utilizar Uranio puro o cualquier otro elemento fácilmente fisionable es que, al decaer un elemento, se liberan 2 neutrones que pueden acelerar la desintegración de los elementos cercanos. Si tuvieras una bola de U235 o U238, digamos, del tamaño de un planeta o incluso de una pequeña luna, tendrías una reacción en cascada y algo parecido a una bomba, como una pequeña nova, no una estrella.

Había una pregunta muy parecida a esta, recuerdo, pero no la encuentro. La contesté, quizás mal, pero al haberla contestado, he reflexionado desde entonces.

La forma de hacerlo sería una mezcla de elementos. Creo que lo mejor sería el uranio y el tungsteno, con más tungsteno que uranio, supongo que al menos 10 partes a 1, quizá más, y preferiblemente tungsteno 182, porque 182, 183 y 184 son estables, así que podría absorber neutrones sin volverse radiactivo.

La densidad del uranio y del tungsteno es bastante similar, siendo el uranio ligeramente más denso. Sabemos por la temperatura de la Tierra que la desintegración radiactiva calienta el interior del planeta, así que si tenemos un planeta o un objeto del tamaño de una estrella que tenga tal vez un 3% o 5% de uranio, eso va a generar mucho calor, y probablemente creará circulación y con el tiempo, gradualmente, el uranio caerá hacia el núcleo y a medida que se concentre más, lo que ocurrirá lentamente, se verá un aumento de la tasa de fisión.

No veo ninguna razón por la que una bola del tamaño de un planeta de Tungsteno 182 mezclado con Uranio no pueda ser como una estrella, aunque no ardería tanto tiempo, pero se podría crear una temperatura superficial que rivalice con la de una estrella durante un millón o unos pocos millones de años.

Eso nunca ocurriría en la realidad, es sólo una posibilidad teórica.