agosto 14, 2022

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Este púlsar ‘Black Widow’ rompe récords y es la estrella de neutrones más masiva de la historia

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Una de las estrellas más extremas de la Vía Láctea se ha vuelto aún más loca.

Los científicos midieron la masa de una estrella de neutrones llamada PSR J0952-0607 y descubrieron que es la estrella de neutrones más masiva jamás descubierta, con una masa 2,35 veces mayor que la del Sol.

Si es cierto, esto está muy cerca del límite de masa superior teorizado de alrededor de 2,3 masas solares por estrellas de neutronesrepresentando un excelente laboratorio para estudiar estas estrellas ultradensas en lo que creemos que están al borde del colapso, con la esperanza de comprender mejor el extraño estado cuántico de la materia del que están hechas.

«Sabemos más o menos cómo se comporta la materia a densidades nucleares, como en el núcleo de un átomo de uranio», dijo el astrofísico Alex Filippenko de la Universidad de California, Berkeley.

«Una estrella de neutrones es como un núcleo gigante, pero cuando tienes una masa solar y media de ese material, que es unas 500.000 masas terrestres de núcleos todos pegados, no está claro cómo se comportarán».

Las estrellas de neutrones son los núcleos colapsados ​​de estrellas masivas que tenían entre 8 y 30 veces la masa del Sol, antes de convertirse en supernova y lanzar la mayor parte de su masa al espacio.

Estos núcleos, que tienden a tener aproximadamente 1,5 veces la masa del Sol, se encuentran entre los objetos más densos del Universo; lo único más denso es un Agujero negro.

Su masa está comprimida en una esfera de solo 20 kilómetros (12 millas) de diámetro; a esta densidad, los protones y los electrones pueden combinarse en neutrones. Lo único que impide que esta bola de neutrones colapse en un agujero negro es la fuerza requerida para que ocupen los mismos estados cuánticos, lo que se describe como presión de degeneración.

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En cierto modo, esto significa que las estrellas de neutrones se comportan como núcleos atómicos masivos. Pero lo que sucede en este punto de inflexión, donde los neutrones forman estructuras exóticas o se fusionan en una sopa de partículas más pequeñas, es difícil de decir.

PSR J0952-0607 ya era una de las estrellas de neutrones más interesantes de la Vía Láctea. Es lo que se conoce como púlsar, una estrella de neutrones que gira muy rápido, con chorros de radiación emitidos desde los polos. A medida que la estrella gira, estos polos pasan a través del observador (nosotros) como un faro cósmico, por lo que la estrella parece pulsar.

Estas estrellas pueden ser increíblemente rápidas, su velocidad de rotación en escalas de milisegundos. PSR J0952-0607 es el segundo púlsar más rápido de la Vía Láctea, girando 707 veces por segundo. (El más rápido es solo un poco más rápido, con una velocidad de giro de 716 veces por segundo.)

También es lo que se conoce como púlsar de «viuda negra». La estrella está en una órbita cercana con una compañera binaria, tan cerca que su inmenso campo gravitatorio atrae material de la estrella compañera. Este material forma un disco de acreción que gira y alimenta a la estrella de neutrones, un poco como el agua que se arremolina en un desagüe. El momento angular del disco de acreción se transfiere a la estrella, lo que hace que aumente su velocidad de rotación.

Un equipo dirigido por el astrofísico Roger Romani de la Universidad de Stanford quería comprender mejor cómo encaja PSR J0952-0607 en la línea de tiempo de este proceso. La estrella compañera binaria es pequeña, menos del 10% de la masa del Sol. El equipo de investigación realizó estudios cuidadosos del sistema y su órbita y utilizó esta información para obtener una medición nueva y precisa del púlsar.

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Sus cálculos arrojaron un resultado de 2,35 veces la masa del Sol, más o menos 0,17 masas solares. Suponiendo una masa de estrella de neutrones estándar inicial de aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol, esto significa que PSR J0952-0607 ha absorbido todo un Sol de materia de su compañero binario. Esto, dice el equipo, es información realmente importante sobre las estrellas de neutrones.

«Esto proporciona algunas de las restricciones más fuertes sobre la propiedad de la materia en varias veces la densidad observada en los núcleos atómicos. De hecho, muchos modelos populares de física de la materia densa quedan descartados por este resultado», dijo. romaní explicado.

«Una masa máxima alta para las estrellas de neutrones sugiere que es una mezcla de núcleos y sus quarks arriba y abajo disueltos en el núcleo. Estados de materiaespecialmente aquellos con una composición interior exótica».

El binario también muestra un mecanismo por el cual aislado púlsares, sin compañeros binarios, puede tener velocidades de rotación de milisegundos. El compañero de J0952-0607 casi se ha ido; una vez devorado por completo, el púlsar (si no supera el límite de masa superior y colapsa aún más en un agujero negro) mantendrá su velocidad de rotación increíblemente rápida durante bastante tiempo.

Y estará solo, como todos los demás púlsares de milisegundos aislados.

«A medida que la estrella compañera evoluciona y comienza a convertirse en una gigante roja, el material se esparce hacia la estrella de neutrones y eso hace girar a la estrella de neutrones. A medida que gira, ahora se vuelve increíblemente energizada y comienza un viento de partículas para salir de la estrella de neutrones. Esto Luego, el viento golpea la estrella donante y comienza a eliminar material, y con el tiempo, la masa de la estrella donante se reduce a la de un planeta, y si pasa aún más tiempo, desaparece por completo». Filippenko dijo.

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«Así es como se pueden formar los púlsares de milisegundos. Para empezar, no estaban solos, tenían que estar en un par binario, pero gradualmente evaporaron a sus compañeros y ahora son solitarios».

La investigación fue publicada en Las cartas del diario astrofísico.

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