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SCI-INNOVACIÓN

Estudio revela que las estrellas de neutrones son como bombones

Por: 17 de noviembre de 2022

Pareciera que la vida fuese como una caja de bombones, las estrellas de neutrones pueden tener estructuras muy parecidas a las de estos dulces, con centros pegajosos y duros. Aún se desconoce de que tipo de configuraciones de partículas están formados dichos centros pero, un nuevo trabajo podría acercarnos a la comprensión del extraño interior de estas estrellas muertas y de los salvajes posibles en nuestro Universo.

Imagen: Peter Kiefer and Luciano Rezzolla

Qué son las estrellas de neutrones

Las estrellas de neutrones son objetos bastante increíbles, si consideramos que los agujeros negros son objetos de grandes concentraciones de materia, estas estrellas tienen el segundo puesto en el premio a la mayor densidad del Universo.

Cuando una estrella con una masa de entre 8 y 30 veces la del Sol se queda sin materia para fusionar en su núcleo, ya no es soportada por la presión del calor hacia el exterior, esto es lo que le permite que el núcleo colapse bajo la gravedad mientras su caparazón de gases circundantes se desplaza hacia el espacio.

El resultado será una estrella de neutrones, estas tienen una masa reducida de hasta 2.3 veces la masa del Sol pero está comprimida en una esfera que apenas llega a los 20 kilómetros de diámetro. Estas cosas son densas en toda la extensión de la palabra, y los científicos se encuentran investigando qué ocurre con la materia bajo presiones tan alucinantes.

La masa al interior de las estrellas de neutrones

Estudios pasados sugieren que los núcleos se amontonan hasta formar un aspecto parecido a la pasta, otros estudios proponen que en el interior de la estrella las presiones son tan extremas que los núcleos atómicos dejan de existir por completo y se condensan en un sopa de materia de quarks.

Ahora, un grupo de físicos teóricos dirigidos por Luciano Rezzolla de la Universidad de Goethe, combinaron la física nuclear teórica y las observaciones astrofísicas para desarrollar un conjunto de mas de un millón de ecuaciones de estados. Estas ecuaciones relacionan la presión, la temperatura y el volumen de un sistema determinado.

El equipo desarrolló una descripción de la velocidad del sonido en las estrellas de neutrones que dependen de la escala. Lo interesante es que la velocidad del sonido en un objeto determinado, ya sea una estrella o un planeta, puede revelar la estructura de su interior.

El equipo usó sus ecuaciones de estado para estudiar la velocidad del sonido en las estrellas de neutrones y se percataron que sus estructuras no eran uniformes en todo el espectro, sino que las estrellas de neutrones situadas en el extremo inferior del rango de masas, tenían un manto blando y un núcleo más duro, mientras que las que están por encima del rango tenia un manto duro y un núcleo blando, algo así como los bombones rellenos.

“Las estrellas de neutrones aparentemente se comportan un poco como los pralinés de chocolate: las estrellas ligeras se parecen a esos chocolates que tienen una avellana en su centro rodeada de chocolate blando, mientras que las estrellas pesadas pueden considerarse más como esos chocolates en los que una capa dura contiene un relleno blando”, dio Rezzolla.

Estos resultados parecen encajar con las interpretaciones del interior de las estrellas como pasta nuclear y como sopa de quarks pero, también proporciona nueva información que podría ayudar a modelar las estrellas de neutrones en un rango de masas en futuras investigaciones.

Este estudio no sólo permitió hacer predicciones sobre los radios y las masas de las estrellas de neutrones, sino que también permitió establecer nuevos limites sobre su deformidad en sistemas binarios. Lo cual será importante para precisar la ecuación de estado desconocida con futuras observaciones astronómicas y detecciones de ondas gravitacionales de estrellas en el futuro.

Referencias: Altiparmak, S., Ecker C., Rezzolla L. On the Sound Speed in Neutron Stars. The Astrophysical Journal Letters, Volume 939, Number 2 (2022). DOI

Ecker C., Rezzolla L. A General, Scale-independent Description of the Sound Speed in Neutron Stars. The Astrophysical Journal Letters, Volume 939, Number 2 (2022). DOI


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