Las estrellas de neutrones son objetos increíblemente compactos que pueden formarse después de la muerte de una estrella. Sin embargo, poco se sabe sobre sus interiores. Desde su descubrimiento, los científicos han estado tratando de descifrar su estructura.
Dado que apenas pueden duplicarse en la Tierra en un laboratorio, el mayor obstáculo es simular las severas circunstancias dentro de las estrellas de neutrones. Como resultado, existen numerosos modelos en los que diferentes atributos, como la temperatura y la densidad, se definen mediante las llamadas ecuaciones de estado. Estas ecuaciones intentan caracterizar la estructura de las estrellas de neutrones desde la superficie estelar hasta el núcleo interno.
Ahora los físicos en Universidad Goethe de Frankfurt han logrado agregar otras piezas cruciales al rompecabezas. Han desarrollado más de un millón de ecuaciones de estado que satisfacen las restricciones establecidas por los datos obtenidos de la física nuclear teórica por un lado y por las observaciones astronómicas por el otro.
Cuando evaluaron las ecuaciones de estado, los físicos encontraron algo sorprendente: “Luz” estrellas de neutrones (con masas inferiores a 1.7 masas solares) parecen tener un manto blando y un núcleo rígido, mientras que las estrellas de neutrones "pesadas" (con masas superiores a 1.7 masas solares) tienen un manto rígido y un núcleo blando.
El Prof. Luciano Rezzolla dijo, “Este resultado es muy interesante porque nos da una medida directa de cuán comprimible puede ser el centro de las estrellas de neutrones. Las estrellas de neutrones se comportan un poco como bombones de chocolate: las estrellas de luz se parecen a las chocolates con una avellana en su centro rodeada de chocolate suave, mientras que las estrellas pesadas se pueden considerar más como esos chocolates donde una capa dura contiene un relleno suave”.
La velocidad del sonido es crucial para esta idea. Esta métrica cuantitativa, que se basa en cuán rígida o flexible es la materia, describe la velocidad a la que ondas sonoras moverse dentro de un elemento. En la Tierra, se encuentran yacimientos de petróleo, y la interior del planeta se explora utilizando la velocidad del sonido.
Los científicos también pudieron identificar características adicionales no descubiertas previamente de las estrellas de neutrones modelando las ecuaciones de estado. Por ejemplo, lo más probable es que tengan un radio de solo 12 kilómetros, independientemente de su masa. Tienen la misma circunferencia que Frankfurt.
Autor Dr. Christian Ecker explica la: “Nuestro extenso estudio numérico no solo nos permite hacer predicciones sobre los radios y las masas máximas de las estrellas de neutrones, sino también establecer nuevos límites sobre su deformabilidad en sistemas binarios, es decir, cuán fuertemente se distorsionan entre sí a través de sus campos gravitatorios. Estos conocimientos serán particularmente importantes para identificar la ecuación de estado desconocida con futuras observaciones astronómicas y detecciones de ondas gravitacionales de estrellas fusionadas”.
Referencias de revistas:
- Sinan Altiparmak, Christian Ecker, Luciano Rezzolla: Sobre la velocidad del sonido en las estrellas de neutrones. Las cartas de la revista astrofísica (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac9b2a
- Christian Ecker y Luciano Rezzolla: Una descripción general, independiente de la escala, de la velocidad del sonido en las estrellas de neutrones. Las cartas de la revista astrofísica (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac8674
