Las estrellas de neutrones pueden no ser tan blandas como pensaban algunos científicos

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Como un limón seco de la parte posterior de la nevera, las estrellas de neutrones son menos comprimibles de lo esperado, informan los físicos.

Nuevas mediciones de la estrella de neutrones más masiva conocida encuentran que tiene un diámetro sorprendentemente grande, lo que sugiere que la materia interna no es tan blanda como predijeron algunas teorías, informaron los físicos con el Explorador de composición interior de la estrella de neutrones, o NICER, el 17 de abril encuentro virtual de la American Physical Society.

Cuando una estrella moribunda explota, puede dejar un recuerdo: un remanente repleto de neutrones. Estas estrellas de neutrones son extraordinariamente densas, como comprimir el Monte Everest en una cucharadita, dijo el astrofísico de NICER Zaven Arzoumanian del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «No sabemos qué sucede con la materia cuando es aplastada hasta este punto extremo».

Cuanto más masiva es la estrella de neutrones, más extremas son las condiciones en su núcleo. Agrupadas a tremendas densidades, las partículas pueden formar estados inusuales de la materia. Por ejemplo, las partículas conocidas como quarks, generalmente contenidas en protones y neutrones, pueden vagar libremente en el centro de una estrella de neutrones.

La composición del núcleo determina su capacidad de compresión. Por ejemplo, si los quarks son agentes libres dentro de las estrellas de neutrones más masivas, la inmensa presión comprimirá el núcleo de la estrella de neutrones más que si los quarks permanecieran dentro de los neutrones. Debido a esa compresibilidad, para las estrellas de neutrones, una mayor masa no se traduce necesariamente en un diámetro mayor. Si la materia de la estrella de neutrones es blanda, los objetos podrían encogerse de manera contradictoria a medida que se vuelven más masivos (SN: 12/8/20).

Para comprender cómo responden las entrañas de las estrellas de neutrones al pasar por el escurridor cósmico, los científicos utilizaron el telescopio de rayos X NICER a bordo de la Estación Espacial Internacional para estimar los diámetros de las estrellas de neutrones que giran rápidamente llamadas púlsares. En 2020, NICER midió un púlsar con una masa de aproximadamente 1,4 veces la del sol: tenía unos 26 kilómetros de ancho (SN: 1/3/20).

Los investigadores ahora han medido la circunferencia de la estrella de neutrones confirmada más pesada, con aproximadamente 2,1 veces la masa del sol. Pero el radio de la robusta estrella de neutrones es aproximadamente el mismo que el de su compatriota más liviano, según dos equipos independientes dentro de la colaboración NICER. Combinando datos de NICER con mediciones del satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, un equipo encontró un diámetro de alrededor de 25 kilómetros mientras que el otro estimado 27 kilómetros, informaron los físicos en una conferencia de prensa y en dos charlas en la reunión.

Muchas teorías predicen que la estrella de neutrones más masiva debería tener un radio más pequeño. “Eso no nos dice que, en cierto sentido, la materia dentro de las estrellas de neutrones no es tan comprimible como muchas personas habían predicho”, dijo el astrofísico Cole Miller de la Universidad de Maryland en College Park, quien presentó el segundo resultado.

«Esto es un poco desconcertante», dijo el astrofísico Sanjay Reddy de la Universidad de Washington en Seattle, que no participó en la investigación. El hallazgo sugiere que dentro de una estrella de neutrones, los quarks no están confinados dentro de los neutrones, pero aún interactúan fuertemente entre sí, en lugar de ser libres para deambular sin obstáculos, dijo Reddy.

Las mediciones revelan otro enigma de estrellas de neutrones. Los púlsares emiten haces de rayos X desde dos puntos calientes asociados con los polos magnéticos del púlsar. Según la imagen del libro de texto, esos rayos deben emitirse desde lados opuestos. Pero para las dos estrellas de neutrones medidas por NICER, los puntos calientes estaban en el mismo hemisferio.

“Implica que tenemos un campo magnético algo complejo”, dijo la astrofísica de NICER Anna Watts de la Universidad de Amsterdam, quien presentó el resultado del primer equipo. “Tu hermosa caricatura de un púlsar … es completamente incorrecta para estas dos estrellas. Y eso es brillante «.

dos rayos de luz salen de la parte inferior de un orbe brillante en el centro de la imagen
Los rayos de radiación se emiten desde los polos magnéticos de las estrellas de neutrones en rotación llamadas púlsares. Los científicos suelen imaginar púlsares con dos rayos en lados opuestos, como un faro. Pero los rayos de un púlsar recién medido (ilustrado) provienen del mismo hemisferio.Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA

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