Una estrella densa y colapsada que gira 707 veces por segundo ha triturado casi toda la masa de su compañera estelar para convertirse en la estrella de neutrones más pesada observado hasta la fecha.
Pesar esta estrella de neutrones que establece récords, que encabeza las tablas con 2,35 veces la masa del sol, ayuda a los astrónomos a comprender el extraño estado cuántico de la materia dentro de estos objetos densos que, si se vuelven mucho más pesados, se colapsan por completo y desaparecen como un agujero negro
"Sabemos aproximadamente cómo se comporta la materia en densidades nucleares, como en el núcleo de un átomo de uranio. Una estrella de neutrones es como un núcleo gigante, pero cuando tienes una masa solar y media de estas cosas, que son alrededor de 500 mil masas terrestres de núcleos unidos entre sí, no está del todo claro cómo se comportarán", dijo en un comunicado Alex Filippenko, profesor distinguido de astronomía en la Universidad de California, Berkeley, autor de un estudio sobre este objeto cósmico peculiar.
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Roger W. Romani, profesor de astrofísica en la Universidad de Stanford, señaló que las estrellas de neutrones son tan densas (1 pulgada cúbica pesa más de 10 mil millones de toneladas)que sus núcleos son la materia más densa del universo aparte de los agujeros negros, que debido a que están ocultos detrás su horizonte de sucesos es imposible de estudiar. La estrella de neutrones, un púlsar designado como PSR J0952-0607, es el objeto más denso a la vista desde la Tierra.
La medición de la masa de la estrella de neutrones fue posible gracias a la extrema sensibilidad del telescopio Keck I de 10 metros en Maunakea, Hawái, que solo pudo registrar un espectro de luz visible de la estrella compañera que brilla intensamente, ahora reducido a del tamaño de un gran planeta gaseoso. Las estrellas están a unos 3 mil años luz de la Tierra en dirección a la constelación Sextans.
Los astrónomos midieron la velocidad de una estrella tenue que ha sido despojada de casi toda su masa por un compañero invisible, una estrella de neutrones y un púlsar de milisegundos que determinaron que es el más masivo encontrado hasta ahora y quizás el límite superior para las estrellas de neutrones.
Descubierto en 2017, PSR J0952-0607 se conoce como púlsar de "viuda negra", una analogía con la tendencia de las arañas viudas negras hembra de consumir al macho mucho más pequeño después del apareamiento. Filippenko y Romani han estado estudiando los sistemas de la viuda negra durante más de una década, con la esperanza de establecer el límite superior de cuán grandes pueden crecer las estrellas de neutrones/púlsares.
"Al combinar esta medida con las de varias otras viudas negras, mostramos que las estrellas de neutrones deben alcanzar al menos esta masa, 2,35 más o menos 0,17 masas solares", dijo Romani, profesor de física en la Escuela de Humanidades y Ciencias de Stanford y miembro del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas.
"A su vez, 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 excluidos de este resultado".
Si 2,35 masas solares está cerca del límite superior de las estrellas de neutrones, dicen los investigadores, entonces es probable que el interior sea una sopa de neutrones, así como de quarks arriba y abajo, los constituyentes de los protones y neutrones normales, pero no de materia exótica como quarks "extraños" o kaones, que son partículas que contienen un quark extraño.
"Una masa máxima alta para las estrellas de neutrones sugiere que es una mezcla de núcleos y sus quarks arriba y abajo disueltos hasta el núcleo", dijo Romani. "Esto excluye muchos estados propuestos de la materia, especialmente aquellos con una composición interior exótica".
Romani, Filippenko y el estudiante graduado de Stanford Dinesh Kandel son coautores de un artículo que describe los resultados del equipo que ha sido aceptado para su publicación por The Astrophysical Journal Letters.
grb