La vida no es realmente como una caja de chocolates, pero parece que algo existe. Las estrellas de neutrones, algunos de los objetos más densos del Universo, pueden tener estructuras muy similares a los chocolates, con centros pegajosos o duros.
Los tipos de configuraciones de partículas que componen estos centros aún se desconocen, pero un nuevo trabajo teórico que revele este sorprendente resultado podría acercarnos a la comprensión de las extrañas entrañas de estas estrellas muertas y los extremos salvajes posibles en nuestro Universo.
Las estrellas de neutrones son bastante asombrosas. Si consideramos agujeros negros por ser objetos de inmensas (si no infinitas) concentraciones de materia, las estrellas de neutrones ocupan el segundo lugar en el premio más denso del universo. Una vez que una estrella con una masa entre 8 y 30 veces mayor que la del Sol se queda sin material para fusionarse en su núcleo, ya no es sostenida por la presión externa del calor, lo que permite que el núcleo colapse bajo el efecto de la gravedad mientras su caparazón de alrededores los gases se desplazan en el espacio.
El resultado estrella neutrón tiene una masa reducida de hasta aproximadamente 2,3 veces la masa del Sol, pero está comprimida en una esfera de unos 20 kilómetros (12 millas) de diámetro. Estas cosas se escriben con mayúscula DENSO, y exactamente lo que importa bajo presiones tan alucinantes es algo que los científicos se mueren por saber.
Algunos estudios proponen que los núcleos se agrupan hasta formar formas que parecen pasta. Otros sugieren que incluso más adentro de la estrella, las presiones se vuelven tan extremas que los núcleos atómicos dejan de existir por completo. condensándose en una «sopa» de materia de quarks.
Ahora, los físicos teóricos dirigidos por Luciano Rezzolla de la Universidad Goethe en Alemania han descubierto cómo las estrellas de neutrones podrían ser como chocolates con diferentes rellenos.
El equipo combinó la física nuclear teórica y las observaciones astrofísicas para desarrollar un conjunto de más de un millón de «ecuaciones de estado». Son ecuaciones que relacionan la presión, la temperatura y el volumen de un sistema dado, en este caso una estrella de neutrones.
Utilizando estos, el equipo desarrolló una descripción dependiente de la escala de la velocidad del sonido en las estrellas de neutrones. Y aquí es donde se pone interesante. La velocidad del sonido en un objeto dado, ya sea una estrella o un planeta, puede revelar la estructura de su interior.
Al igual que las ondas sísmicas en Tierra y marzo propagarse de manera diferente a través de materiales de diferente densidad, revelando estructuras y capas, ondas acusticas que rebotan en las estrellas pueden revelar lo que está pasando en el interior.
Cuando el equipo usó sus ecuaciones de estado para estudiar la velocidad del sonido en las estrellas de neutrones, sus estructuras no eran uniformes en todos los niveles. Por el contrario, las estrellas de neutrones en el extremo inferior del rango de masas, por debajo de 1,7 veces la masa del Sol, parecían tener un manto esponjoso y un núcleo más duro, mientras que las que tenían más de 1,7 masas solares tenían un manto duro y un núcleo esponjoso. .
«Este resultado es muy interesante porque nos da una medida directa de la compresibilidad del centro de las estrellas de neutrones». rezzola dice.
«Las estrellas de neutrones aparentemente se comportan un poco como bombones de chocolate: las estrellas ligeras se ven como esos chocolates que tienen una avellana en el centro rodeada de chocolate suave, mientras que las estrellas pesadas se parecen más a esos chocolates donde una capa dura contiene un relleno suave».
Esto parece ajustarse a las interpretaciones de las entrañas de las estrellas de neutrones tanto en la pasta nuclear como en la sopa de quarks, pero también proporciona nueva información que podría ayudar a modelar las estrellas de neutrones en un rango de masas en el trabajo futuro.
También podría explicar cómo, independientemente de la masa, todas las estrellas de neutrones tienen aproximadamente el mismo diámetro de unos 20 kilómetros.
«Nuestro extenso estudio numérico nos permite no solo hacer predicciones para los radios y las masas máximas de las estrellas de neutrones, sino también establecer nuevos límites en su deformabilidad en sistemas binarios, es decir, cuánto se distorsionan entre sí a través de sus campos gravitatorios». dice el físico Christian Ecker de la Universidad de Goethe.
«Esta información será particularmente importante para identificar la ecuación de estado desconocida con futuras observaciones astronómicas y detecciones de ondas gravitacionales de la fusión de las estrellas».
Sopa de nugget quark con nuke de praliné de chocolate, ¿alguien?
La investigación ha sido publicada en dos artículos en Cartas del Diario Astrofísico. se pueden encontrar aquí y aquí.
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