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Visor

Pralines y estrellas de neutrones

¿Bombones de chocolate cósmico? Revelada la estructura general de la estrella de neutrones

por la Universidad Goethe de Fráncfort del Meno.


 

Figura 1. El estudio de la velocidad del sonido ha revelado que las estrellas de neutrones pesadas tienen un manto rígido y un núcleo blando, mientras que las estrellas de neutrones ligeras tienen un manto blando y un núcleo rígido, al igual que los diferentes bombones de chocolate. Crédito: Peter Kiefer y Luciano Rezzolla.

Hasta el momento, se sabe poco sobre el interior de las estrellas de neutrones, esos objetos extremadamente compactos que pueden formarse después de la muerte de una estrella. La masa de nuestro sol o incluso más está comprimida en una esfera con el diámetro de una gran ciudad. Desde su descubrimiento hace más de 60 años, los científicos han estado tratando de descifrar su estructura.

El mayor desafío es simular las condiciones extremas dentro de las estrellas de neutrones, ya que difícilmente se pueden recrear en la Tierra en el laboratorio. Por lo tanto, hay muchos modelos en los que se describen varias propiedades, desde la densidad y la temperatura, con la ayuda de las llamadas ecuaciones de estado. Estas ecuaciones intentan describir la estructura de las estrellas de neutrones desde la superficie estelar hasta el núcleo interno.

Ahora, los físicos de la Universidad Goethe de Frankfurt han logrado agregar más piezas cruciales al rompecabezas. El grupo de trabajo, dirigido por el Prof. Luciano Rezzolla en el Instituto de Física Teórica, ha desarrollado más de un millón de ecuaciones de estado diferentes 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. otro. Su trabajo se publica en The Astrophysical Journal Letters.

Al evaluar las ecuaciones de estado, el grupo de trabajo hizo un descubrimiento sorprendente: las estrellas de neutrones "ligeras" (con masas inferiores a aproximadamente 1,7 masas solares) parecen tener un manto blando y un núcleo rígido, mientras que las estrellas de neutrones "pesadas" (con masas mayores de 1,7 masas solares) tienen en cambio un manto rígido y un núcleo blando.

"Este resultado es muy interesante porque nos da una medida directa de cuán comprimible puede ser el centro de las estrellas de neutrones", dice el profesor Luciano Rezzolla. 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".

Crucial para esta idea fue la velocidad del sonido, un enfoque de estudio del estudiante de licenciatura Sinan Altiparmak. Esta medida de cantidad describe qué tan rápido se propagan las ondas de sonido dentro de un objeto y depende de qué tan rígida o blanda sea la materia. Aquí en la Tierra, la velocidad del sonido se utiliza para explorar el interior del planeta y descubrir depósitos de petróleo.

Al modelar las ecuaciones de estado, los físicos también pudieron descubrir otras propiedades de las estrellas de neutrones que no habían sido explicadas previamente. Por ejemplo, independientemente de su masa, muy probablemente tengan un radio de solo 12 km. Por lo tanto, son tan grandes en diámetro como la ciudad natal de la Universidad Goethe de Frankfurt.

El autor del estudio, el Dr. Christian Ecker, explica: "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 en su deformabilidad en sistemas binarios, es decir, qué tan fuerte 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

[1] Cosmic chocolate pralines? General neutron star structure revealed, by Goethe University Frankfurt am Main https://phys.org/news/2022-11-cosmic-chocolate-pralines-general-neutron.html
 

[2] On the Sound Speed in Neutron Stars, Sinan Altiparmak, Christian Ecker, and Luciano Rezzolla. Published 2022, November 10 Published by the American Astronomical Society. The Astrophysical Journal Letters, Volume 939, Number 2. Sinan Altiparmak et al 2022 ApJL 939 L34 The Astrophysical Journal Letters (2022).  DOI: 10.3847/2041-8213/ac9b2a

Artículo traducido y editado por J. F. G.