En un estudio reciente, un grupo de investigadores con participación española han podido concretar algunas de las características de las estrellas de neutrones, como la masa máxima y el radio de la estrellas más ligeras, utilizando los datos de un experimento de iones pesados realizado en un acelerador de partículas.
Las estrellas de neutrones son remanentes de la explosión de una estrella masiva. Se estima que están compuestas mayoritariamente por neutrones y rotan con períodos generalmente menores a 1 segundo. Un estudio teórico de un grupo internacional de investigadores ha determinado, primero, la máxima masa que pueden tener este tipo de estrellas en tres masas solares, y, segundo, la relación del radio de estos objetos con las propiedades de la materia en condiciones extremas.
En el estudio participa Laura Tolos, investigadora Ramón y Cajal del Instituto de Ciencias del Espacio ICE (CSIC-IEEC).
Es difícil imaginarse que una estrella de esta clase, extremadamente masiva y densa, pueda tener una masa similar al Sol (1,4 masas solares en promedio) y estar comprimida en un espacio no mayor a 12 kilómetros, como la ciudad de Barcelona. Las estrellas de neutrones son además excelentes escenarios para analizar las propiedades de la materia nuclear bajo condiciones extremas de densidad.
Los científicos llevaron acabo un análisis teórico de las ecuaciones que describen el estado en que se encuentra la materia en el interior de una estrella de neutrones. De forma paralela, se utilizaron datos del experimento de partículas pesadas KaoS en el acelerador de partículas del Centro de Investigación de Iones Pesados GSI Helmholtz, en Darmstadt, Alemania.
Una vez analizados los datos del experimento KaoS del GSI, los científicos pudieron determinar cual sería el comportamiento de la materia en determinadas condiciones de densidad y temperatura y, consecuentemente, utilizaron esta información para precisar la masa máxima y el radio de las estrellas de neutrones más ligeras en función de los parámetros que componen esas ecuaciones de estado de la materia.
Estrellas de laboratorio
Existen experimentos de física de partículas realizados en aceleradores de partículas terrestres, tales como CERN (Ginebra, Suiza) o GSI (Darmstadt, Alemania) capaces de reproducir condiciones similares a las que se dan en ciertas estrellas, como, en este caso, las estrellas de neutrones.
Recientemente, se logró encontrar, por medio de observaciones, uno de los púlsares más masivos, el PSR J1748-2021, que alcanza a tener 2,7 masas solares. Gracias al experimento de KaoS del GSI, se ha podido precisar un límite superior a la masa de estos objetos en tres masas solares. Como comenta Laura Tolos, “los avances científicos y tecnológicos han abierto el camino a reproducir lo que ocurre en algunos objetos estelares. Se trata de analizar estos datos y combinar esta información con las observaciones que provienen de estos objetos. El objetivo final es entender la materia en condiciones extremas de densidad”.
Habrá que ver si las observaciones directas de estas estrellas confirman la predicciones teóricas elaboradas hasta el momento, que vaticinan que las estrellas de neutrones no pueden tener masas superiores a tres masas solares. Seguramente será tarea del posible futuro telescopio de monitoreo de rayos X -Large Observatory for X-ray Timing (LOFT), quien podrá observar y acotar, de una manera más precisa, estos límites teóricos.
Solo para medios:
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