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Detectan la estrella de neutrones más masiva del universo

Está a 4.600 años luz de la Tierra y tiene 2,17 veces la masa de nuestro Sol


Los astrónomos han descubierto la estrella de neutrones más masiva jamás detectada. Situada a 4.600 años luz de la Tierra, es una esfera de 30 kilómetros de diámetro que tiene 2,17 veces la masa de nuestro Sol. Se tambalea al borde de la existencia.





Ilustración 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. Crédito: BSaxton, NRAO / AUI / NSF
Ilustración 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. Crédito: BSaxton, NRAO / AUI / NSF
Un equipo de astrónomos ha descubierto la estrella de neutrones más masiva jamás detectada: se trata de una esfera de solo 30 kilómetros de diámetro que tiene 2.17 veces la masa de nuestro Sol.

Las estrellas de neutrones son residuos de antiguas estrellas masivas, es decir, que tienen una masa 10 veces mayor que la del Sol. Cuando el núcleo de estas estrellas masivas colapsa, los protones y electrones se funden para formar estrellas de neutrones.

Las estrellas de neutrones son los objetos más densos del universo conocido: un pequeño cubo con material de una estrella de neutrones pesaría 100 millones de toneladas en la Tierra, el equivalente aproximado al peso de toda la población humana.

La estrella ahora descubierta gira rápidamente a unos 4.600 años luz de la Tierra. Se tambalea al borde de la existencia, acercándose a la masa máxima teórica posible para ser considerada una estrella de neutrones, según los investigadores, que publican sus resultados en la revista Nature Astronomy.

Misteriosa y fascinante

"Las estrellas de neutrones son tan misteriosas como fascinantes", dice Thankful Cromartie, uno de los investigadores, en un comunicado.

“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 permitirán puede enseñarnos mucho sobre este reino inaccesible en astrofísica", añade.

Cuando una estrella de neutrones emite radiación periódica se llama púlsar debido a los haces gemelos de ondas de radio que emiten desde sus polos magnéticos. Estas ondas barren el espacio en forma de faro. Algunas rotaciones de estas ráfagas ocurren 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.

Este preciso cronometraje ayuda 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 el caso de esta estrella de neutrones, que está casi al borde en relación con la Tierra, su precisión cósmica ha proporcionado un camino para que los astrónomos calculen la masa de las dos estrellas.

Sistema binario

La nueva estrella de neutrones, denominada  J0740 + 6620, forma parte de un sistema binario integrado también por una enana blanca, otro remanente estelar con una masa inferior entre 9 y 10 veces a la masa de nuestro sol, que ha agotado su combustible nuclear.

Para medir la masa de J0740 + 6620, los investigadores utilizaron el llamado método del efecto Shapiro (o retraso de Shapiro), que requiere la presencia de dos objetos (un sistema estelar binario).

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 ese retraso para calcular la masa de la enana blanca. Una vez que se conoce la masa de uno de los cuerpos coorbitantes, es un proceso relativamente sencillo determinar con precisión la masa del otro.

Laboratorio cósmico

"La orientación de este sistema estelar binario crea un fantástico laboratorio cósmico", añade Scott Ransom,  coautor del artículo.

“Las estrellas de neutrones tienen este punto de inflexión donde sus densidades interiores se vuelven tan extremas que la fuerza de la gravedad supera incluso la capacidad de los neutrones para resistir un mayor colapso. Cada estrella de neutrones "más masiva" que encontramos nos acerca a identificar ese punto de inflexión y nos ayuda a comprender la física de la materia en estas alucinantes densidades", añade.

Los astrónomos consideran que, si esta estrella hubiera sido un poco más masiva, probablemente se habría derrumbado en un agujero negro.

La estrella se detectó utilizando el Telescopio Green Bank en el condado de Pocahontas, Virginia Occidental. El descubrimiento fue uno de los muchos resultados fortuitos surgido durante las observaciones de rutina como parte de una búsqueda de ondas gravitacionales.

Referencia

Relativistic Shapiro delay measurements of an extremely massive millisecond pulsar. H. T. Cromartie et al. Nature Astronomy (2019). DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-019-0880-2


Miércoles, 18 de Septiembre 2019
Redacción T21
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