Las estrellas de neutrones se parecen a los bombones

Complejas simulaciones de las condiciones extremas de las estrellas de neutrones describen estos objetos como 'bombones de chocolate', desde la superficie estelar hasta el núcleo interno.

Desde su descubrimiento hace más de 60 años, los científicos han estado tratando de descifrar la estructura de las estrellas de neutrones, que pueden comprimir la masa de nuestro sol en una esfera del tamaño de una ciudad.

El mayor desafío es simular las condiciones extremas dentro de las estrellas de neutrones, ya que difícilmente se pueden recrear en la Tierra en el laboratorio. Por lo tanto, hay muchos modelos en los que se describen varias propiedades, desde la densidad y la temperatura, con la ayuda de las llamadas ecuaciones de estado. Estas ecuaciones intentan describir la estructura de las estrellas de neutrones desde la superficie estelar hasta el núcleo interno

Físicos de la Universidad Goethe de Frankfurt han logrado agregar más piezas cruciales al rompecabezas. El grupo de trabajo, dirigido por el profesor Luciano Rezzolla en el Instituto de Física Teórica, ha desarrollado más de un millón de ecuaciones de estado diferentes que satisfacen las restricciones establecidas por los datos obtenidos de la física nuclear teórica por un lado, y por las observaciones astronómicas por el otro. otro. Su trabajo se publica en The Astrophysical Journal Letters.

Al evaluar las ecuaciones de estado, el grupo de trabajo hizo un descubrimiento sorprendente: las estrellas de neutrones "ligeras" (con masas inferiores a aproximadamente 1,7 masas solares) parecen tener un manto blando y un núcleo rígido, mientras que las estrellas de neutrones "pesadas" (con masas mayores de 1,7 masas solares) tienen en cambio un manto rígido y un núcleo blando.

"Este resultado es muy interesante porque nos da una medida directa de lo comprimible que puede ser el centro de las estrellas de neutrones", dice el profesor Luciano Rezzolla en un comunicado.

"Las estrellas de neutrones aparentemente se comportan un poco como bombones de chocolate: las estrellas ligeras se parecen a los chocolates que tienen una avellana en el centro rodeada de chocolate suave, mientras que las estrellas pesadas se pueden considerar más como esos chocolates donde una capa dura contiene un relleno suave".

Crucial para esta idea fue la velocidad del sonido, un enfoque de estudio del estudiante de licenciatura Sinan Altiparmak. Esta medida de cantidad describe qué tan rápido se propagan las ondas de sonido dentro de un objeto y depende de qué tan rígida o blanda sea la materia. Aquí en la Tierra, la velocidad del sonido se utiliza para explorar el interior del planeta y descubrir depósitos de petróleo.

Al modelar las ecuaciones de estado, los físicos también pudieron descubrir otras propiedades de las estrellas de neutrones que no habían sido explicadas previamente. Por ejemplo, independientemente de su masa, muy probablemente tengan un radio de solo 12 km.

El autor del estudio, el Dr. Christian Ecker, explica: "Nuestro extenso estudio numérico no solo nos permite hacer predicciones sobre los radios y las masas máximas de las estrellas de neutrones, sino también establecer nuevos límites en su deformabilidad en sistemas binarios, es decir, con qué fuerza se distorsionan entre sí a través de sus campos gravitatorios. Estos conocimientos serán particularmente importantes para identificar la ecuación de estado desconocida con futuras observaciones astronómicas y detecciones de ondas gravitacionales de estrellas fusionadas".