¿Estado superfluido para la estrella de neutrones más joven de la galaxia?

Una estrella de neutrones en Cassiopeia A podría estar enfriándose para formar un exótico estado de la materia.

Dos equipos de astrofísicos podrían haber encontrado la primera prueba directa de que en el interior de las estrellas de neutrones – la cáscara que queda después del estallido de una estrella masiva – existe un extraño estado sin fricción conocido como superfluido. Los equipos encontraron que la temperatura de una joven estrella de neutrones en nuestra galaxia está cayendo más rápidamente de lo que puede explicarse mediante las teorías de enfriamiento estándar, encajando con las expectativas de los investigadores para una estrella de neutrones que camina hacia la superfluidez.

Cassiopeia A


Los superfluidos son conductores del calor perfectos con una viscosidad cero. En la Tierra, el comportamiento de un superfluido va en contra de la intuición – se mantiene completamente quieto incluso si el contenedor está rotando, puede desafiar a la gravedad escalando las paredes, o puede imitar a Houdini escapando de un contenedor cerrado herméticamente.

Las estrellas de neutrones son tan densas que la mayor parte de los protones de su interior son compactados junto con los electrones, formando neutrones. Asumiendo que las estrellas tienen un interior superfluido, los teóricos han descrito con éxito la temperatura y comportamiento magnético de las estrellas de neutrones actuales, pero confirmar una hipótesis tan exótica requiere de unas pruebas más sólidas.

En 2004, dos grupos – incluyendo a Dmitry Yakovlev del Instituto Técnico Físico Ioffe en San Petersburgo, Rusia, y Dany Page de la Universidad Nacional Autónoma de México en Ciudad de México – calcularon la caída de temperatura esperada si una estrella sufría una transición a un estado superfluido. Sin conocer la temperatura a la que sucede esa transición, era difícil hacer predicciones definidas del ritmo de enfriamiento.

Page dice que en esa época, “era más una curiosidad teórica. ¿Cuáles eran las posibilidades de encontrar una y ser capaces de observarla?”

Entonces, Craig Heinke de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá y Wynn Ho de la Universidad de Southampton en el Reino Unido, analizaron datos procedentes del Observatorio Chandra de Rayos-X, informando de una rápida caída en la temperatura de una estrella de neutrones en el remanente de supernova Cassiopeia A. La temperatura de la estrella había bajado un 4% desde su descubrimiento en 1999 – normalmente las estrellas de neutrones se enfrían demasiado lentamente para que lo notemos. Yakovlev y sus colegas empezaron a trabajar con Heinke y Ho para demostrar la transición a superfluido, pero el grupo de Page también lo había observado.

Fridolin Weber de la Universidad Estatal de San Diego en California, que no estuvo implicado en ninguno de los análisis de los equipos, dice que la investigación es “una contribución muy importante” debido a que usa la teoría de la superfluidez para proporcionar una explicación comprobable al rápido enfriamiento de la estrella.

Una chica fría

Con 330 años de antigüedad, la estrella de neutrones de Cassiopeia A es la más joven conocida en nuestra galaxia. Tras la explosión inicial de la estrella, las interacciones entre protones y neutrones habría producido neutrinos, partículas casi sin masa que escaparon de la estrella, permitiendo que se enfriase.

Tras estos primeros días o semanas, los protones, que forman aproximadamente el 10% de la estrella, habrían alcanzado una temperatura que les permitiría hacerse superfluidos. En este estado, habrían sido capaces de ignorar a los neutrones, deteniendo el proceso de emisión de neutrinos y frenando el ritmo de enfriamiento de la estrella.

Esta condición ha mantenido a la estrella caliente desde su explosión. Pero en algún momento del pasado siglo, la estrella empezó a bajar rápidamente su temperatura lo que permite que los neutrones se emparejen entre sí, permitiéndoles formar un superfluido. Debido a que los equipos de investigación trabajan de forma distinta con los efectos de la densidad, el grupo de Page estima que la temperatura crítica debe ser de aproximadamente 500 millones de Kelvin1, mientras que el equipo de Yakovlev fija un valor de entre 700 y 900 millones de Kelvin2.

Cuando alcanzan esta temperatura crítica, los pares de neutrones se separan y tratan de unirse nuevamente de forma repetida. Liberan energía cada vez que se emparejan, y cuando esa energía es liberada en forma de neutrino, la estrella se enfría.

Este proceso de acoplamiento y separación ha derivado en el rápido enfriamiento de la estrella en las últimas décadas, y ambos equipos proyectan que seguirá durante algunas más. Luego, una vez que todos los neutrones que sean posibles hayan pasado al estado superfluido, la estrella volverá a su ritmo de enfriamiento lento. Si Chandra y futuros telescopios encuentran pruebas que encajen con esta predicción, los astrofísicos pueden estar bastante seguros de que las estrellas de neutrones realmente son superfluidas en su interior.


Referencias:
1. Page, D., Prakash, M., Lattimer, J. M. & Steiner, A. W. Phys. Rev. Lett. (in the press).
2. Shternin, P. S., Yakovlev, D. G., Heinke, C. O., Ho, W. C. G. & Patnaude, D. J. Mon. Not. R. Astron. Soc. (in the press).

Autor: Kate McAlpine
Fecha Original: 1 de febrero de 2011
Enlace Original

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Comments (6)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Una estrella de neutrones en Cassiopeia A podría estar enfriándose para formar un exótico estado de la materia. Dos equipos de astrofísicos podrían haber encontrado la primera prueba directa de que en el interior de las estre…..

  2. jurl

    Bueno, a ver si no meto la pata esta vez. El original dice,

    Neutron stars are so dense that most protons within them are crushed together with electrons, forming neutrons

    literalmente, son aplastados juntos, la traducción dice “desmembrados”, si bien no es inexacto, la mayoría de la gente pienso que entiende por “desmembrar” algo parecido a “descuartizar”, y la idea de que los neutrones se forman precisamente porque un protón y un electrón son “fusionados” a la fuerza (aplastados) queda un poco confusa (no es que el original la ponga muy en claro tampoco, y lógicamente el traductor no puede modificar el sentido del original).

    Otra cosa que dice el artículo es lo de que los superfluidos desafían a la gravedad. Sí y no, en realidad si escapan de los recipientes o trepan por las paredes de éstos es precisamente por causa de la gravedad (y su tensión superficial más la nula viscosidad). Lo de escapar del recipiente, todo el mundo que guarde aceite sabe perfectamente la propiedad que tiene éste de pringar absolutamente todo, así que tampoco son propiedades tan asombrosas xD.

    • Te compro la sugerencia, he modificado el desmembrados por compactados. Hay ciertos verbos con los que nunca me siento cómodo al traducirlos, crush es uno de ellos, y depende de lo fino que tenga el día atino más o menos. Hoy no era uno los buenos xD

  3. jurl

    Es todo un honor xD. A mí el verbo crush lo tendré freudianamente asociado por trauma infantil a la repelente dra. Crusher de Estartré y su más repelente criatura vástaga, a qué guionista enfermo se le ocurre apellidar crusher al médico de a bordo, no se dan cuenta que los niños picajosos van a buscar al diccionario todo lo que se les ocurre.

  4. Dany Page

    Por favor corrigen la edad de Cas A: es 330 años, no 3330.

  5. [...] Raras moléculas espaciales apuntan a guarderías estelares. ¿Estado superfluido para la estrella de neutrones más joven de la galaxia?. Supernova SN7000bi, un fósil del Universo temprano [...]

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