Estrella de neutrones masiva es exactamente eso

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Pulsos procedentes de una estrella de neutronesLa mayor estrella pulsante observada hasta el momento arroja dudas sobre las teorías de materia exótica.

Las estrellas de neutrones están haciendo valer su nombre. Medidas de ondas de radio que emanan de la estrella pulsante más masiva conocida descubierta sugieren que, efectivamente, está hecha de neutrones, en lugar de exóticas partículas como proponen algunas teorías.

Las estrellas de neutrones son cadáveres dejados después de que ciertas estrellas normales estallasen como supernovas. De acuerdo con los modelos astronómicos estándar, la materia está tan compactada en sus núcleos que se divide en sus elementos constituyentes, con los protones y electrones siendo unidos para formar neutrones – de aquí el nombre de la estrella. Pero, en realidad, los astrónomos saben muy poco sobre lo que sucede con la materia a esas densidades tan altas, dice Paul Demorest, astrónomo en el Observatorio Nacional de Radio Astronomía (NRAO) en Charlottesville, Virginia, que ha llevado a algunos a sugerir que ‘estrella de neutrones’ era un nombre poco adecuado. Los modelos rivales sugieren que los objetos podrían estar formados por los constituyentes de los neutrones – quarks libres – u otros tipos de materia exótica, como los ‘hiperones’.

Una forma de comprobar qué teoría es correcta es calcular la masa de las estrellas de neutrones, debido a que cada modelo predice un límite superior diferente para su masa. Hoy en Nature1, Demorest y sus colegas informan de una estrella de neutrones con una masa que es casi el doble de la solar – batiendo el récord anterior en más de un 13%2.

Los investigadores usaron el Telescopio Green Bank de NRAO en West Virginia para examinar una estrella de neutrones rotante, conocida como J1614-2230, la cual orbita a una ‘enana blanca’ compañera como parte de un sistema binario. La estrella de neutrones emite un pulso regular a intervalos de milisegundos, pero cada cuanto cada pulso pasa por la enana blanca en su camino hacia la Tierra; es retardado de un modo que depende de la masa de la enana y varía conforme las estrellas se orbitan entre sí.

Este ‘retardo de Shapiro’ es un efecto de la relatividad general, la cual afirma que el campo gravitatorio de objetos masivos provoca que un reloj avance más lentamente y los pulsos de radio se vean retrasados. Combinando las medidas del retardo de Shapiro, el periodo orbital de las estrellas y la velocidad de la estrella de neutrones, los científicos calcularon la masa dicha estrella.

Misterio masivo

Ha habido informes provisionales de otras estrellas de neutrones pesadas antes que éste, pero las medidas de seguimiento buscando el retardo de Shapiro han fallado al confirmar esa gran masa, dice David Nice, astrónomo en el Lafayette College de Easton, Pennsylvania. “Esta es una maravillosa demostración del efecto Shapiro que aclara si existen las estrellas de neutrones más pesadas”, comenta.

La masa de la que se informa para la estrella de neutrones está por encima de casi todos los actuales modelos exóticos 3, debilitando la posibilidad de que las estrellas de neutrones estén hechas de otra cosa que no sean neutrones, apunta Demorest.

No obstante, James Lattimer, astrónomo de la Universidad Estatal de Nueva York en Stony Brook, señala que sería relativamente fácil ajustar los parámetros que controlan la fuerza de la interacción entre las partículas en los modelos exóticos para alinearlos de nuevo con los hallazgos de los investigadores. “Para descartar estos modelos por completo, tendrías que conocer el radio de la estrella”, dice.

El trabajo para calcular el radio de la estrella ya está realizándose. Pero, sin embargo, la alta masa de la estrella de neutrones podría forzar a los astrónomos a recapacitar sobre sus modelos de cómo evolucionan los sistemas binarios, comenta Lattimer. Las simulaciones por ordenador tienden a predecir que las estrellas de neutrones en sistemas binarios tienen masas de entre 1,2 y 1,5 veces la del Sol. Los modelos sugieren que puede transferirse una pequeña cantidad de materia a la estrella de neutrones desde su compañera, pero incluso eso no podría tener en cuenta la masa extremadamente grande de esta estrella, señala Lattimer. Por esta razón, será importante corroborar este resultado buscando otra estrella de neutrones pesada en sistemas binarios. “Es en misterio en el que tendremos que seguir investigando”.


Referencias:
1. Demorest, P., Pennucci, T., Ransom, S. M., Roberts, M. S. E. & Hessels, J. W. T. Nature 467, 1081-1083 (2010).
2. Champion, D. J. et al. Science 320, 1309-1312 (2008).
3. Lattimer, J. M. & Prakash, M. Phys. Rep. 442, 109-165 (2007).

Autor: Zeeya Merali
Fecha Original: 27 de octubre de 2010
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