Con la excepción de los agujeros negros, las estrellas de neutrones son los objetos más densos del Universo.
¿Qué son las estrellas de neutrones?
Después de que las estrellas masivas quemen su combustibley explotan como supernovas, se pueden formar objetos extremadamente compactos (estrellas de neutrones). Son inusualmente densos. Así, una cucharadita de materia de estrella de neutrones pesará unos 112 millones de toneladas en la Tierra. Sin embargo, son muy pequeñas: una estrella de neutrones promedio cabe dentro de los límites de Londres. Pero en el Sol, la estrella más cercana a nosotros, caben más de un millón de Tierras.
Las estrellas de neutrones son de tamaño pequeño pero muy densas. Una estrella de neutrones típica en comparación con Londres.
Créditos de imagen y derechos de autor: Kolbjorn Skarpnes, NTNU
Para lograr tal densidad, habría que comprimir un cuerpo masivo como el Sol al tamaño de una ciudad como Frankfurt.
Hoy los científicos saben de la existencia.Entre 2.000 y 3.000 estrellas de neutrones en la Vía Láctea. Pero se cree que hay muchos más. Son difíciles de detectar por muchas razones, desde su diminuto tamaño (al menos según los estándares astronómicos) hasta su baja luminosidad en luz visible.
¿Por qué son tan interesantes?
Todos los objetos del universo están formados por estrellas.sustancias Sin embargo, no todas las luminarias sintetizan los mismos elementos químicos. Las estrellas ordinarias son fábricas para la producción de helio, carbono y otros elementos ligeros familiares.
Ilustración: ESO
La creación de estrellas más pesadas, como la plata, el oro y el platino, requiere la colisión de estrellas de neutrones.
¿Qué preguntas tienen los científicos sobre las estrellas de neutrones?
Medir ondas gravitacionales, pequeñasLas oscilaciones del espacio-tiempo resultantes de la colisión de dos estrellas de neutrones no tuvieron éxito hasta 2017. Sin embargo, la composición del producto de fusión denso y caliente resultante no se conoce con precisión. Todavía quedan preguntas abiertas, por ejemplo, si los quarks, que de otro modo son capturados por neutrones, pueden aparecer en forma libre después de una colisión. Para averiguarlo, los autores del nuevo estudio desarrollaron un nuevo modelo.
¿Qué hicieron los investigadores?
Como parte del nuevo estudio, los científicos ampliaronModelos de física nuclear que no son aplicables a altas densidades. Para ello, utilizaron un método que se utiliza en la teoría de cuerdas para describir la transición a la materia de quarks densa y caliente.
El quark es una partícula elemental y fundamental.componente de la materia. Los quarks se combinan para formar partículas compuestas llamadas hadrones, las más estables de las cuales son los protones y neutrones, componentes de los núcleos atómicos.
Ilustración del nuevo método:Los investigadores utilizan agujeros negros de cinco dimensiones (derecha) para calcular el diagrama de fases de la materia fuertemente unida (centro). Esto permite simular fusiones de estrellas de neutrones y las ondas gravitacionales resultantes (izquierda).
Crédito: Universidad Goethe de Fráncfort del Meno
Los autores del estudio utilizaron matemáticas.una relación que se encuentra en la teoría de cuerdas, es decir, la correspondencia entre los agujeros negros de cinco dimensiones y la materia que interactúa fuertemente, para describir la transición de fase entre la materia nuclear densa y la materia de quarks.
En otras palabras, los físicos usaron cinco dimensionesagujeros negros para calcular el diagrama de fase de la materia fuertemente ligada. Esto ayudó a los científicos a simular la fusión de estrellas de neutrones y las ondas gravitatorias resultantes.
Materia de quarks formada por u-y los quarks d, se distingue por una energía de Fermi muy alta en comparación con la materia atómica ordinaria. Además, sólo es estable a temperaturas y/o presiones extremas. Esto sugiere que sólo las estrellas de neutrones con un núcleo de materia de quarks pueden ser estrellas de quarks estables.
¿Qué descubrieron?
Los científicos ya han utilizado el nuevo modelo.en modelado por computadora. Así pudieron calcular la señal de las ondas gravitacionales de estas colisiones y demostrar que como resultado del “encuentro cósmico” de estrellas de neutrones puede aparecer materia de quarks tanto caliente como fría.
Recuerde que las ondas gravitacionales son cambios.campo gravitacional, propagándose como ondas. Son emitidas por masas en movimiento, pero después de la radiación se separan de ellas y existen independientemente de estas masas. Matemáticamente relacionado con la perturbación de las métricas del espacio-tiempo y puede describirse como “ondas del espacio-tiempo”.
Que sigue
En el futuro, los científicos esperan poder comparar los modelos con futuras ondas gravitacionales medidas desde el espacio para comprender mejor la materia de los quarks en las colisiones de estrellas de neutrones.
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Portada: Universidad de Warwick/Mark Garlick, CC BY 4.0, vía Wikimedia Commons