Estas son las estrellas que más desconciertan a la ciencia: 'nacieron' de una explosión
Algunos científicos especulan que el núcleo de una estrella de neutrones podría estar compuesto por plasma de quarks-gluones.
Las estrellas de neutrones son uno de los fenómenos más enigmáticos del universo. Estas estrellas, que se forman a partir del colapso gravitacional de estrellas supergigantes masivas tras agotar su combustible y explotar como supernovas, presentan características que desafían nuestra comprensión de la física. Compuestas principalmente de neutrones, estas estrellas también contienen otras partículas en su corteza e interior, como protones, electrones, piones y kaones.
Una estrella de neutrones típica tiene una masa entre 1,35 y 2,1 veces la masa del Sol, pero con un radio de apenas 12 kilómetros. Esta densidad extrema es comparable a la de un núcleo atómico, lo que significa que una caja de cerillas llena de material de estrella de neutrones pesaría alrededor de 3 mil millones de toneladas. La densidad varía desde menos de 1×10^9 kg/m³ en la corteza hasta más de 6×10^17 kg/m³ en el interior.
El proceso de formación de una estrella de neutrones comienza cuando una estrella masiva agota su combustible nuclear. Esto provoca un colapso del núcleo, aumentando la temperatura y la presión hasta niveles extremos. La fotodesintegración del hierro y otros elementos pesados en el núcleo libera neutrones, que se combinan con protones y electrones para formar una masa compacta de neutrones. Este proceso se conoce como captura electrónica y es responsable de la formación de estas estrellas densas.
Las estrellas de neutrones también son conocidas por sus campos magnéticos extremadamente fuertes, que pueden ser entre 100 millones y 1.000 billones de veces más fuertes que el campo magnético de la Tierra. Además, el campo gravitatorio en la superficie de una estrella de neutrones es aproximadamente 200.000 millones de veces más fuerte que el de la Tierra. Estas condiciones extremas hacen que las estrellas de neutrones sean objetos fascinantes para los científicos.
Algunas estrellas de neutrones giran a velocidades increíblemente altas, hasta varios cientos de veces por segundo. Este fenómeno se debe a la conservación del momento angular durante el colapso del núcleo estelar. Las estrellas de neutrones que emiten haces de radiación electromagnética se conocen como púlsares. Estos haces, debido a la inclinación del eje de rotación respecto al eje magnético, pueden ser detectados como pulsos de radiación desde la Tierra.
El descubrimiento de púlsares en 1967 por Jocelyn Bell Burnell y Antony Hewish fue el primer indicio observacional de la existencia de estrellas de neutrones. Los púlsares emiten radiación principalmente desde regiones cercanas a sus polos magnéticos, y si estos polos no coinciden con el eje de rotación, el haz de emisión barre el cielo, creando un efecto de faro89.
Se estima que hay alrededor de mil millones de estrellas de neutrones en la Vía Láctea, aunque la mayoría son viejas y frías, irradiando muy poca energía. Las estrellas de neutrones que se han detectado suelen estar en situaciones específicas, como ser parte de un sistema binario o ser púlsares. Las estrellas de neutrones en sistemas binarios pueden sufrir acreción, lo que hace que el sistema brille en rayos X y puede formar puntos calientes que giran dentro y fuera de la vista.
La fusión de estrellas de neutrones binarias puede ser la fuente de estallidos de rayos gamma de corta duración y es probable que sean fuertes fuentes de ondas gravitacionales. En 2017, se observó una detección directa de ondas gravitacionales de un evento de este tipo, lo que proporcionó una nueva forma de estudiar estos objetos extremos.
A pesar de los avances en la comprensión de las estrellas de neutrones, muchas preguntas siguen sin respuesta. La estructura interna de estas estrellas, por ejemplo, sigue siendo un misterio. Algunos científicos especulan que el núcleo de una estrella de neutrones podría estar compuesto por plasma de quarks-gluones, pero esta hipótesis aún no ha sido confirmada.
Las estrellas de neutrones representan uno de los mayores desafíos para la astrofísica moderna. Su estudio no solo nos ayuda a entender mejor el universo, sino que también nos proporciona información valiosa sobre las leyes fundamentales de la física.
