Estrella de neutrones...

La estrella de neutrones que ‘obedece’ a los astrofísicos


[color:7188=#555]
Posted: 20 Mar 2012 08:00 AM PDT

Una
investigación liderada por Manu Linares, del MIT, ha descubierto la
primera estrella de neutrones que explosiona conforme al modelo teórico
previsto en la década de los 70. El hallazgo revela detalles inéditos
sobre la importancia de la rotación en las explosiones estelares.

Ilustración artística de una estrella de neutrones y su disco de acreción. Crédito: NASA/Dana Berry.

Los físicos recelan de los detalles que no terminan de encajar. No
pueden ignorarlos por pequeños que sean. Les hacen temer la existencia
de algún error fundamental en sus modelos y teorías. Por eso tras más de
tres decenios de incertidumbre, los expertos en estrellas de neutrones
respiran un poco más tranquilos gracias al estudio publicado en The Astrophysical Journal por el español Manu Linares desde el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

El misterio que entramaban las estrellas de neutrones era el
siguiente: desde los años 70 los astrofísicos las han estado estudiando a
partir de las explosiones que se producen en sus capas externas. Pero
las estrellas de neutrones no explotaban como ellos pensaban que debían
hacerlo. Hasta que por fin Terzan 5, la que ha estudiado Linares, les ha
dado una alegría.

Bombas de energía

Las estrellas de neutrones son el objeto observable más denso que
existe en el universo. Son masas parecidas a nuestro Sol pero
comprimidas en un radio de 8 a 15 kilómetros. En su interior la fuerza
de la gravedad es billones de veces mayor a la terrestre. La descomunal
presión compacta los átomos hasta que protones y electrones se funden
formando neutrones. La temperatura y densidad son tan extremas que estos
neutrones podrían llegar a romperse y dejar libres sus quarks.

A los astrofísicos les interesan sobremanera porque sus condiciones
no existen en ningún otro lugar del universo observable. “Es como un
laboratorio natural que nos permite investigar las leyes de la física en
un rango de energías, densidades y campos magnéticos inalcanzables en
la Tierra”, explica Manu Linares a SINC.

Círculo vicioso hasta la explosión

Cuando una estrella de neutrones se encuentra cerca de otra estrella
convencional, va absorbiendo plasma de sus capas exteriores que se irá
compactando en la superficie de la estrella de neutrones a razón de
hasta 100 kilogramos de materia por segundo y centímetro cuadrado. A
medida que esta materia se va acumulando, la densidad se hace más
intensa, la temperatura crece, y se empiezan a producir violentas
reacciones termonucleares.

Los átomos de hidrógeno se fusionan en helio, y los de helio llegan a
fusionarse en átomos más pesados. Son condiciones extremas, pero
durante un tiempo el proceso es estable: la energía se va disipando de
la estrella al mismo ritmo que se genera.

Sin embargo, cuando se alcanza una masa crítica en la superficie de
la estrella de neutrones, estas reacciones pasan a ser inestables: se
produce energía más rápido de lo que puede escapar.

Entonces el proceso se acelera de manera dramática y se entra en un
círculo vicioso: más reacciones de fusión, mayor densidad, más
temperatura; más reacciones de fusión, mayor densidad, más temperatura;
hasta que en cuestión de segundos se produce una brutal explosión que,
entre otras cosas, genera los rayos X que los astrofísicos utilizan para
investigar las estrellas de neutrones.

Ahora bien, es de suponer que cuanto más rápido se acumule materia en
la superficie de la estrella, antes se alcanzará la masa crítica y más
frecuentes serán las explosiones. Sin embargo, en 100 estrellas de
neutrones investigadas desde los años 70 hasta la fecha, esto nunca se
había cumplido hasta el trabajo de Manu Linares.

“Lo que observábamos era que cuando la acreción de material era
lenta, sí se producían las explosiones tal y como el modelo predecía.
Pero cuando se acumulaba de manera rápida, las explosiones eran menos
frecuentes o incluso inexistentes. Y no entendíamos por qué”, explica
Linares.

La rotación es la clave

En el estudio publicado el 20 de marzo de 2012 en The Astrophysical Journal,
los investigadores del MIT, de la Universidad McGill, la de Minnesota y
la de Amsterdam proponen una explicación al misterio de la falta de
explosiones.

Comparación del tamaño de una estrella de neutrones y Manhattan. Crédito: NASA/Centro Goddard para Vuelos Espaciales.

“La clave está en la rotación”, explica Linares. “Todas las estrellas
de neutrones investigadas hasta la fecha giraban con una frecuencia de
entre 200 y 600 rotaciones por segundo. En cambio Terzan 5 lo hace solo a
11 rotaciones por segundo”.

Terzan 5 es la primera estrella de neutrones que se comporta tal y
como la teoría predice: a mayor ritmo de acreción, explosiones más
frecuentes. Y la principal diferencia con las observadas hasta el
momento es su relativamente lenta velocidad de rotación.

“Esto nos fuerza a pensar que en nuestros modelos para describir
estrellas de neutrones hemos infravalorado la rotación”, matiza Linares.
Esto forzará una revisión de los modelos actuales.

Los detalles importan

Hay varias hipótesis para explicar por qué altas velocidades de
rotación impiden las explosiones en estrellas de neutrones. Podría ser
que a mayor rotación la fricción entre capas generara un aumento
localizado de temperatura que afectara a las reacciones termonucleares.
Otra opción es la aparición de turbulencias que mezclen el contenido de
capas superiores e interiores.

Manu insiste en que “entender el origen de las explosiones
termonucleares es fundamental porque es justo lo que utilizamos para
investigar el interior de las estrellas de neutrones”.

No entendemos bien cómo se comporta la materia a energías tan
elevadas como las del interior de una estrella de neutrones. Un detalle
como conocer su tamaño exacto nos puede dar indicios del grado de
compactación de las partículas y servir para ver si nuestras leyes
físicas se cumplen en esas condiciones.

“La naturaleza nos brinda un laboratorio único, pero para poder sacar
conclusiones debemos comprender bien cómo funciona el experimento”,
concluye Linares.

Fuente: SINC
[Tienes que estar registrado y conectado para ver este vínculo]