Actualizado 19/04/2021 10:47 CET

Medidos límites de compresión en las estrellas de neutrones

Observatorio NICER - NASA

   MADRID, 19 Abr. (EUROPA PRESS) -

   La misteriosa materia presente en los densos corazones de las estrellas de nuetrones se ha demostrado menos comprimible de lo que predijeron algunos físicos.

   El hallazgo del telescopio NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) que la NASA tiene instalado en la Estación Espacial Internacional se basa en PSR J0740 + 6620 (J0740 para abreviar), la estrella de neutrones más masiva conocida, que se encuentra a más de 3.600 años luz de distancia en la constelación norteña Camelopardalis. Las observaciones anteriores sitúan la masa de la estrella de neutrones en aproximadamente 2,1 veces la del Sol.

   En la superficie de una estrella de neutrones, una atmósfera de hidrógeno o helio descansa sobre una corteza de hierro. Más o menos 1,5 kilómetros hacia abajo está el núcleo externo, donde los átomos se descomponen en sus bloques de construcción: neutrones, protones y electrones. Aquí, la inmensa presión ha aplastado protones y electrones para formar un mar de neutrones en su mayoría, empaquetados hasta al doble de la densidad de un núcleo atómico.

   Pero, ¿qué forma toma la materia en el núcleo interno? ¿Son los neutrones hasta el fondo o los neutrones se rompen en sus propios componentes, llamados quarks?

   En los modelos tradicionales de una estrella de neutrones típica, una con aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol, los físicos esperan que el núcleo interno esté mayormente lleno de neutrones. La densidad más baja asegura que los neutrones permanezcan lo suficientemente separados como para permanecer intactos, y esta rigidez interna da como resultado una estrella más grande.

   En estrellas de neutrones más masivas como J0740, la densidad del núcleo interno es mucho mayor, lo que hace que los neutrones se acerquen más. No está claro si los neutrones pueden permanecer intactos en estas condiciones o si, en cambio, se descomponen en sus partes constituyentes, llamadas quarks. Los teóricos sospechan que se hacen añicos bajo la presión, pero quedan muchas preguntas sobre los detalles.

   Para obtener respuestas, los científicos necesitan una medición precisa del tamaño de una estrella de neutrones masiva. Una estrella más pequeña favorecería escenarios en los que los quarks deambulan libremente en las profundidades más internas porque las partículas más pequeñas pueden empaquetarse más de cerca. Una estrella más grande sugeriría la presencia de formas más complejas de materia.

   Dos equipos utilizaron diferentes enfoques para el tamaño del modelo J0740, obteniendo resultados de alrededor de 24,8 y 27,4 kilómetros de ancho. Los dos resultados se superponen significativamente dentro de sus incertidumbres, que van desde 22,8 a 27,4 kilómetros y 24,4 a 32,6 kilómetros, respectivamente.

   Según informa la NASA, el resultado de J0740, combinado con una medición NICER previa del pulsar J0030 + 0451 y otras observaciones de múltiples pasajeros, desfavorecen los modelos más comprimibles de estrellas de neutrones, incluidas las versiones en las que el interior es un mar de quarks. La masa y el tamaño de J0740 también plantean problemas para los modelos menos comprimibles, que tienden a ser muy ricos en neutrones.

   Los modelos teóricos recientes proponen algunas alternativas, como núcleos internos que contienen una mezcla de neutrones, protones y materia exótica hecha de quarks o nuevas combinaciones de quarks. Las observaciones futuras ayudarán a los físicos a reducir aún más las posibilidades.

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