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Estrellas de neutrones

Estrella de neutrones.

Julieta Fierro Gossman


Ciencia bajo demanda


viernes 17 de mayo de 2019

¿Por qué es importante estudiar las estrellas de neutrones? Se debe a que no comprendemos bien la física de partículas en condiciones de enorme densidad; tampoco tenemos una teoría completa sobre la fuerza de gravedad. Desde hace décadas buscamos la manera de explicar la física de partículas y la gravitación con una sola teoría y no lo hemos logrado. Las estrellas de neutrones, donde la presión interna y la atracción gravitacional son enormes, pueden ayudarnos a comprender mejor estos aspectos fundamentales de la física.

Las estrellas de neutrones son algunos de los objetos celestes más fascinantes e incomprendidos. Se originan al final de la evolución de las estrellas gigantes azules, las cuales poseen decenas de veces más materia que el Sol. Cuando consumen todo su combustible nuclear se apagan, las capas de la estrella caen hacia el centro y en parte rebotan produciendo una explosión denominada supernova.

Casiopea A.

Figura 1. La remanente de la explosión de supernova Casiopea A. En el centro se encuentra un pulsar (NASA).

En la región central de la explosión se forma un objeto compacto, cuya masa es tan elevada que las fuerzas electromagnéticas no pueden mantener a los átomos como los conocemos: un núcleo de protones y neutrones rodeado de una nube de electrones. Los protones se fusionan con los electrones generando neutrones. El  antiguo núcleo estelar compactado posee una cantidad de materia de varias masas solares y un diámetro de 10 km. La densidad de estrellas es tan alta que una cucharadita de ese material pesaría mil millones de toneladas.

Lo que acabo de describir proviene de la teoría, sin embargo, no conocemos con precisión el interior de estas estrellas de neutrones. No sabemos si además de neutrones poseen algunos átomos perdidos en el mar de neutrones; o si está formado por quarks, componentes fundamentales de los protones y neutrones. Los quarks no suelen encontrarse libres, se producen en aceleradores de partículas, fracturando protones; pero podrían existir como un fluido en los núcleos de estos objetos compactos.

También se han observado y estudiado los pulsares, es decir, estrellas de neutrones que poseen campos magnéticos intensos y generan auroras brillantes. Conforme el pulsar gira unas 760 veces por segundo, se comporta como un faro estelar, de tal manera que aparecen y desaparecen sus auroras.

Estrella de neutrones.

Figura 2. Tamaño de una estrella de neutrones comparada con la CDMX (ESA; Air and Space Magazine).

Todo parece indicar que ahora vamos a poder conocer cuál es la estructura interna de las estrellas de neutrones. Cuando colisionan entre sí, producen brotes de rayos gamma y ondas gravitacionales.

El estudio de la gravitación de Newton aplica para la vida cotidiana, la de Einstein para sitios extremos, pero no se llevan bien, no existen expresiones que combinen a ambas. Las estrellas de neutrones pueden ser un gran laboratorio. Con ellas sabremos si los pulsares tienen una atmósfera tenue de hidrógeno, una corteza de cristales de hidrógeno, un manto líquido de neutrones y un núcleo compuesto de distintos tipos de quarks.

La esperanza es que el estudio de las estrellas de neutrones nos ayude a conciliar la gravitación con la física de partículas.

El contenido presentado en este artículo es responsabilidad exclusiva del autor y no necesariamente representa la opinión del grupo editorial de El Semanario Sin Límites.

Un comentario

  1. Como siempre, la doctora Fierro nos entusiasma de forma magistral con sus textos. Navegamos entre neutrones y estrellas ¡Qué maravilla!

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Sobre Julieta Fierro Gossman

Julieta Fierro Gossman
La doctora Julieta Fierro es Investigadora Titular del Instituto de Astronomía de la UNAM y Profesora de la Facultad de Ciencias. Ocupa la Silla XXV de la Academia Mexicana de la Lengua y es miembro del Sistema Nacional de Investigadores en el máximo nivel. Se dedica a la divulgación de la ciencia. Ha trabajado para exposiciones en museos, cuenta con varios libros y artículos publicados, participa en programas de radio y televisión, diseña talleres de ciencia y dicta conferencias. Ha recibido numerosos galardones nacionales e internacionales incluido el Premio Kalinga que es la máxima distinción a la divulgación de la ciencia. Sociedades astronómicas, laboratorios, bibliotecas y cinco escuelas llevan su nombre.