La estrella de neutrones más pesada hasta la fecha se come a su pareja         

 

Por Robert Sanders, Universidad de California - Berkeley

26 de julio de 2022.

Una estrella de neutrones giratoria hace oscilar periódicamente sus haces de radio (verde) y rayos gamma (magenta) más allá de la Tierra en el concepto de este artista de un púlsar viuda negra. La estrella de neutrones/púlsar calienta el lado opuesto de su pareja estelar (derecha) a temperaturas dos veces más calientes que la superficie del Sol y la evapora lentamente. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

 

Una estrella densa y colapsada que gira 707 veces por segundo, lo que la convierte en una de las estrellas de neutrones que giran más  rápido en la Vía Láctea, ha triturado y consumido casi toda la masa de su compañera estelar y, en el proceso, se ha convertido en la estrella de neutrones más pesada observada hasta la fecha.

 

Pesar esta estrella de neutrones que establece récords, que encabeza las listas con 2,35 veces la masa del Sol, ayuda a los astrónomos a comprender el extraño estado cuántico de la materia dentro de estos objetos densos que, si se vuelven mucho más pesados ​​que eso, se colapsan por completo y desaparecen como un agujero negro.

 

"Sabemos aproximadamente cómo se comporta la materia en densidades nucleares, como en el núcleo de un átomo de uranio", dijo Alex  Filippenko, profesor distinguido de astronomía en la Universidad de California, Berkeley. "Una estrella de neutrones es como un núcleo gigante, pero cuando tienes una masa solar y media de estas cosas, que son alrededor de 500.000 masas terrestres de núcleos unidos entre sí, no está del todo claro cómo se comportarán".

 

Roger Romani, profesor de astrofísica en la Universidad de Stanford, señaló que las estrellas de neutrones son tan densas (1 centímetro cúbico pesa más de 5 mil millones de toneladas) que sus núcleos son la materia más densa del Universo aparte de los agujeros negros, que debido a que están ocultos detrás su horizonte de sucesos es imposible de estudiar. La estrella de neutrones, un púlsar designado como PSR J0952-0607, es el objeto más denso a la vista desde la Tierra.

 

La medición de la masa de la estrella de neutrones fue posible gracias a la extrema sensibilidad del telescopio Keck I de 10 metros en Maunakea, Hawái, que solo pudo registrar un espectro de luz visible de la estrella compañera que brilla intensamente, ahora reducida al tamaño de un gran planeta gaseoso. Las estrellas están a unos 3.000 años luz de la Tierra en dirección a la constelación de Sextans (Sextante).

 

Descubierta en 2017, PSR J0952-0607 se conoce como púlsar de "viuda negra", una analogía con la tendencia de las arañas viudas negras hembra de consumir al macho mucho más pequeño después del apareamiento. Filippenko y Romani han estado estudiando los sistemas de la viuda negra durante más de una década, con la esperanza de establecer el límite superior de cuán grandes pueden crecer las estrellas de neutrones/púlsares.

 

"Al combinar esta medida con las de varias otras viudas negras, mostramos que las estrellas de neutrones deben alcanzar al menos esta  masa, 2,35 más o menos 0,17 masas solares", dijo Romani, profesor de física en la Facultad de Humanidades y Ciencias de Stanford y miembro del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas. "A su vez, esto proporciona algunas de las restricciones más fuertes sobre la propiedad de la materia en varias veces la densidad observada en los núcleos atómicos. De hecho, este resultado excluye muchos modelos populares de física de la materia densa".

 

Si 2,35 masas solares está cerca del límite superior de las estrellas de neutrones, dicen los investigadores, entonces es probable que el  interior sea una sopa de neutrones, así como de quarks arriba y abajo, los constituyentes de los protones y neutrones normales, pero no de materia exótica como quarks "extraños" o kaones, que son partículas que contienen un quark extraño.

 

"Una masa máxima alta para las estrellas de neutrones sugiere que es una mezcla de núcleos y sus quarks arriba y abajo disueltos hasta el núcleo", dijo Romani. "Esto excluye muchos estados propuestos de la materia, especialmente aquellos con una composición interior exótica".

 

Los astrónomos generalmente están de acuerdo en que cuando una estrella con un núcleo de más de 1,4 masas solares colapsa al final de su vida, forma un objeto denso y compacto con un interior bajo una presión tan alta que todos los átomos se aplastan para formar un mar de neutrones y sus constituyentes subnucleares, los quarks. Estas estrellas de neutrones nacen girando y, aunque son demasiado tenues para verse en la luz visible, se revelan como púlsares, que emiten haces de luz (ondas de radio, rayos X o incluso rayos gamma) que destellan en la Tierra a medida que giran, al igual que el haz de un faro.

 

Los púlsares "ordinarios" giran y parpadean una vez por segundo, en promedio, una velocidad que puede explicarse fácilmente dada la rotación normal de una estrella antes de colapsar. Pero algunos púlsares se repiten cientos o hasta 1.000 veces por segundo, lo que es difícil de explicar a menos que la materia haya caído sobre la estrella de neutrones y la haya hecho girar. Pero para algunos púlsares de milisegundos, ningún compañero es visible.

 

Fuente:

https://phys.org/news/2022-07-heaviest-neutron-star-date-black.html