La estrella de neutrones más pesada conocida es una 'viuda negra' que se alimenta de su compañera binaria


Una estrella de neutrones giratoria hace pasar periódicamente sus haces de radio (verde) y rayos gamma (magenta) por delante de la Tierra en este concepto artístico de un púlsar viuda negra. El púlsar calienta la cara de su compañera estelar a temperaturas dos veces más calientes que la superficie del sol y la evapora lentamente. Crédito: NASA's Goddard Space Flight Center/Cruz deWilde
Una estrella de neutrones giratoria hace pasar periódicamente sus haces de radio (verde) y rayos gamma (magenta) por delante de la Tierra en este concepto artístico de un púlsar viuda negra. El púlsar calienta la cara de su compañera estelar a temperaturas dos veces más calientes que la superficie del sol y la evapora lentamente. Crédito: NASA's Goddard Space Flight Center/Cruz deWilde

PSR J0952-0607, un púlsar de milisegundos, ha triturado y consumido casi toda la masa de su compañera estelar y, en el proceso, se ha convertido en la estrella de neutrones más pesada observada hasta la fecha.

PSR J0952-0607 se encuentra entre 3.200 y 5.700 años luz de distancia en la constelación de Sextans.

Descubierta por primera vez en 2017, se la conoce como un púlsar "viuda negra", una analogía con la tendencia de las arañas viuda negra hembra a consumir al macho, mucho más pequeño, después del apareamiento.

PSR J0952-0607 se encuentra en una órbita de 6,42 horas alrededor de su compañera estelar de muy baja masa.

En algún momento de la historia del sistema, la materia comenzó a fluir desde la compañera hacia el púlsar, elevando gradualmente su giro a 707 rotaciones por segundo y aumentando considerablemente sus emisiones. Finalmente, el púlsar comenzó a evaporar a su compañero, proceso que continúa en la actualidad.

El pesaje de esta estrella de neutrones que ha batido el récord, con una masa 2,35 veces superior a la del Sol, ayuda a los astrónomos a comprender el extraño estado cuántico de la materia en el interior de estos densos objetos, que colapsan por completo y desaparecen en forma de agujero negro.

"Sabemos a grandes rasgos cómo se comporta la materia a densidades nucleares, como en el núcleo de un átomo de uranio", explica el profesor de la Universidad de California en Berkeley Alex Filippenko.

"Una estrella de neutrones es como un núcleo gigante, pero cuando se tiene una masa solar y media de esta materia, lo que supone unas 500.000 masas terrestres de núcleos todos pegados, no está nada claro cómo se comportarán".

"Las estrellas de neutrones son tan densas -una pulgada cúbica pesa más de 10.000 millones de toneladas- que sus núcleos son la materia más densa del Universo, a excepción de los agujeros negros, que al estar ocultos tras su horizonte de sucesos son imposibles de estudiar", afirma el profesor de la Universidad de Stanford Roger Romani.

La medición de la masa de PSR J0952-0607 ha sido posible gracias a la extrema sensibilidad del telescopio Keck I de 10 metros situado en Maunakea (Hawai), que acaba de registrar un espectro de luz visible de la brillante estrella compañera.

"Al combinar esta medición con las de otras viudas negras, demostramos que las estrellas de neutrones deben alcanzar al menos esta masa, 2,35 más o menos 0,17 masas solares", dijo el profesor Romani.

"A su vez, esto proporciona algunas de las restricciones más fuertes sobre la propiedad de la materia a varias veces la densidad observada en los núcleos atómicos".

"De hecho, muchos modelos de la física de la materia densa, por lo demás populares, quedan excluidos por este resultado".

Si 2,35 masas solares se acercan al límite superior de las estrellas de neutrones, entonces es probable que el interior sea una sopa de neutrones, así como de quarks up y down -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 elevada para las estrellas de neutrones sugiere que se trata de una mezcla de núcleos y sus quarks ascendentes y descendentes disueltos hasta el núcleo", dijo el profesor Romani.

"Esto excluye muchos estados de la materia propuestos, especialmente aquellos con una composición interior exótica".

Fuentes, créditos y referencias:

Roger W. Romani et al. 2022. PSR J0952-0607: The Fastest and Heaviest Known Galactic Neutron Star. ApJL 934, L18; doi: 10.3847/2041-8213/ac8007

Créditos a SciNews

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