Impresión artística del pulso de una estrella de neutrones masiva que se retrasa por el paso de una estrella enana blanca entre la estrella de neutrones y la Tierra. Este fenómeno se conoce como «retraso de Shapiro»

Un equipo de investigadores ha descubierto a través del telescopio Green Bank (GBT) en Virginia (EE.UU.) la estrella de neutrones más masiva hasta la fecha. El púlsar, llamado J0740 + 6620, contiene 2,17 veces la masa del Sol (que es 333.000 veces la de la Tierra) en una esfera de tan solo 20 o 30 kilómetros de diámetro. El hallazgo es insólito, ya que la medición se acerca a los límites de cuán masivo y compacto puede llegar a ser un solo objeto sin colapsar en un agujero negro. [El récord anterior].

La estrella fue detectada de forma fortuita mientras giraba rápidamente junto a su compañera, una enana blanca, a unos 4.600 años luz de la Tierra. La pareja apareció casualmente durante las observaciones de rutina en busca de ondas gravitacionales provenientes de los púlsares.

Las estrellas de neutrones son los restos comprimidos de estrellas masivas que se han convertido en supernovas. Se crean cuando las estrellas gigantes mueren y sus núcleos colapsan, con los protones y electrones fundiéndose entre sí para formar neutrones. «Las estrellas de neutrones son tan misteriosas como fascinantes», afirma Thankful Cromartie, de la Universidad de Virginia y coautora del estudio. «Estos objetos del tamaño de una ciudad son esencialmente núcleos atómicos descomunales. Son tan masivos que sus interiores adquieren propiedades extrañas. Encontrar la masa máxima que la física y la naturaleza permiten puede enseñarnos mucho sobre este reino inaccesible en astrofísica».

En efecto, son objetos terriblemente masivos. Un cubito de material de estrella de neutrones del tamaño de un terrón de azúcar, pesaría 100 millones de toneladas aquí en la Tierra, o casi lo mismo que toda la población humana.

Relojes atómicos

Los púlsares reciben su nombre debido a los haces gemelos de ondas de radio que emiten desde sus polos magnéticos. Estas vigas barren el espacio en forma de faro. Algunos rotan cientos de veces por segundo.

Dado que los púlsares giran con una velocidad y regularidad tan fenomenal, los astrónomos pueden usarlos como el equivalente cósmico de los relojes atómicos. Tal cronometraje preciso ha ayudado a los astrónomos a estudiar la naturaleza del espacio-tiempo, medir las masas de los objetos estelares y mejorar su comprensión de la relatividad general.

En este caso, esta precisión cósmica proporcionó un camino para que los astrónomos calculasen la masa de las dos estrellas. Cuando el púlsar pasa detrás de su compañera enana blanca, hay un sutil retraso (del orden de 10 millonésimas de segundo) en el tiempo de llegada de las señales. Este fenómeno se conoce como «retraso de Shapiro». En esencia, la gravedad de la estrella enana blanca deforma ligeramente el espacio que la rodea, de acuerdo con la teoría general de la relatividad de Einstein. Esta deformación significa que los pulsos de la estrella de neutrones giratoria tienen que viajar un poco más lejos a medida que avanzan por las distorsiones del espacio-tiempo causadas por la enana blanca.

Los astrónomos pueden usar la cantidad de ese retraso para calcular la masa de la enana blanca. Y una vez que se conoce la masa de uno de los miembros de la pareja, es un proceso relativamente sencillo determinar con precisión la masa del otro.

Sopa de quarks

Si bien los astrónomos y físicos han estudiado estos objetos durante décadas, quedan muchos misterios sobre su naturaleza: ¿los neutrones triturados se vuelven «superfluidos» y fluyen libremente? ¿Se descomponen en una sopa de quarks subatómicos u otras partículas exóticas? ¿Cuál es el punto de inflexión cuando la gravedad vence a la materia y forma un agujero negro?

«Estas estrellas son muy exóticas», dice Maura McLaughlin, profesora de física y astronomía de la Universidad de Eberly. «No sabemos de qué están hechas y una pregunta realmente importante es cuán masivas pueden ser. Tiene implicaciones para el material muy exótico que simplemente no podemos crear en un laboratorio en la Tierra».

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