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

Como un limón seco de la parte trasera del refrigerador, 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 interior no es tan blanda como habían predicho algunas teorías, informaron físicos de la estrella de neutrones Interior Composition Explorer, o NICER. una reunión virtual de la American Physical Society.

Cuando una estrella moribunda explota, puede dejar un recuerdo: un residuo lleno de neutrones. Estas estrellas de neutrones son extraordinariamente densas, como apretar el Monte Everest en una cucharadita, dijo el astrofísico NICER Zaven Arzoumanian del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. «No sabemos qué pasa con la materia cuando es aplastada en este punto extremo».

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

La composición del núcleo determina su compresibilidad. 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 esta compresibilidad, para las estrellas de neutrones, una masa mayor no se traduce necesariamente en un diámetro mayor. Si la materia de las estrellas de neutrones es blanda, los objetos podrían contraerse de forma contraria a la intuición a medida que se vuelven más masivos (SN: 12/8/20).

Para comprender cómo responden las entrañas de las estrellas de neutrones cuando se someten al tórax 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 dimensionó un púlsar con una masa aproximadamente 1,4 veces mayor que 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, 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 ligera, 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 unos 25 kilómetros mientras que el otro estimó 27 kilómetros, dijeron los físicos en una conferencia de prensa y dos entrevistas durante la reunión.

Muchas teorías predicen que la estrella de neutrones más masiva debería tener un radio más pequeño. «Esto no nos dice que, en cierto sentido, la materia dentro de las estrellas de neutrones no sea 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 se limitan a los neutrones, sino que aún interactúan fuertemente entre sí, en lugar de tener la libertad de vagar sin obstáculos, dijo Reddy.

Las mediciones revelan otro acertijo de la estrella de neutrones. Los púlsares emiten 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 ambas estrellas de neutrones medidas por NICER, los puntos calientes estaban en el mismo hemisferio.

«Esto implica que tenemos un campo magnético algo complejo», dijo la astrofísica 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 es genial. «

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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 haces 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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