Conoce las Estrellas de Neutrones by Redes Sociales

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Sabemos que la materia está hecha de átomos. Un átomo es una nube de electrones que órbita alrededor de un núcleo compuesto por protones y neutrones. El núcleo tiene más del 99,9% de la masa de un átomo, sin embargo, tiene un diámetro de solo 1/100.000 de la nube de electrones. Los electrones en sí ocupan poco espacio, pero el patrón de su órbita define el tamaño del átomo, que es por lo tanto el 99.99999999% del espacio abierto.

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Lo que percibimos como sólido cuando nos topamos con una roca, es en realidad un alboroto de electrones que se mueven a través del espacio vacío tan rápido que no  podemos ver o sentir el vacío. ¿Qué aspecto tendría la materia si no estuviera vacía, si pudiéramos aplastar la nube de electrones hasta el tamaño del núcleo?. Supongamos que podemos generar una fuerza lo suficientemente fuerte como para aplastar todo el vacío de una roca aproximadamente del tamaño de un estadio de fútbol. La roca sería exprimida hasta el tamaño de un grano de arena y pesaría 4 millones de toneladas.

Tales fuerzas extremas ocurren en la naturaleza cuando la parte central de una estrella masiva se colapsa para formar una estrella de neutrones. Los átomos se trituran por completo y los electrones se atascan dentro de los protones para formar una estrella compuesta casi por completo de neutrones. El resultado es una pequeña estrella que es como un núcleo gigantesco y no tiene espacio vacío.

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Las estrellas de neutrones son objetos extraños y fascinantes. Representan un estado extremo de la materia, un remanente estelar denso producido por el colapso del núcleo de una estrella masiva como parte de una Supernova que destruye el resto de la estrella. Las estrellas de neutrones están compuestas casi por completo de neutrones, tienen aproximadamente 20 km de diámetro, son aproximadamente 1,5 veces más masivas que el Sol.

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El intenso campo gravitatorio haría pedazos un.a nave espacial antes de llegar a la superficie. Los campos magnéticos alrededor de las estrellas de neutrones también son extremadamente fuertes. Las fuerzas magnéticas exprimen los átomos en forma de cigarros, incluso si la nave espacial se mantuvo prudentemente a unos miles de kilómetros por encima de la superficie de la estrella de neutrones para evitar los problemas de los campos gravitacionales y magnéticos intensos, aún se enfrentaría a otro peligro potencial. Si la estrella de neutrones está girando rápidamente, los fuertes campos magnéticos combinados con la rápida rotación, crean un generador increíble que puede producir diferencias de potencial eléctrico de cuatrillones de voltios. Tales voltajes, que son 30 millones de veces mayores que los de los rayos, crean ventiscas mortales de partículas de alta energía.

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Pulsares de rotación: Estas partículas de alta energía producen haces de radiación desde radio a través de energías de rayos gamma. Al igual que un haz de faro giratorio, la radiación se puede observar como una fuente pulsante de radiación o pulsar. Los pulsares fueron observados por primera vez en 1.967 por radio-astrónomos. Actualmente se conocen unos 1.000 pulsares. El pulsar en la nebulosa del cangrejo, uno de los pulsares más jóvenes y más activos conocidos, se ha observado que el pulso en casi cada longitud de onda de radio, óptica de rayos X y rayos gamma. Bueno, un pulsar es un objeto que emite radiación en forma de rápidos pulsos con un período y duración de impulso característicos. Se usa para describir la radiación pulsada de una estrella de neutrones.

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Magnetares: los magnetares son estrellas de neutrones con campos magnéticos que son aproximadamente un billón de veces más grandes que el campo magnético de la Tierra. Se cree que estos asombrosos campos magnéticos se producen cuando una estrella de neutrones de rotación extremadamente rápida se forma por el colapso del núcleo de una estrella masiva. Cuando se forma una estrella de neutrones desencadena una explosión de supernova que expulsa las capas exteriores de la estrella a altas velocidades.

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La alta velocidad de rotación de la estrella de neutrones intensifica el campo magnético que ya es superfuerte a los niveles del magnetar. Cuando las fuerzas magnéticas se hacen lo suficientemente fueres, pueden causar terremotos en la superficie de la estrella de neutrones que producen poderosos estallidos de rayos X llamados destellos de rayos X. Estos eventos pueden representar un tipo intermedio de explosión de supernova: más enérgicas que las supernovas ordinarias, pero menos que las hipernovas, que se cree que son responsables de las explosiones de rayos gamma. Los estallidos de Magnetar también pueden ocurrir durante cientos de años después de la explosión inicial. El campo magnético estable más fuerte producido en la Tierra en un laboratorio es aproximadamente un millón de veces mayor que el campo magnético de la Tierra, más allá de ese límite, el material magnético ordinario sería destruido por fuerzas magnéticas. Solo en una estrella de neutrones, donde la gravedad es más de 100 mil millones de veces mayor que en la Tierra, puede resistir las fuerzas magnéticas de un magnetar, e incluso allí la corteza de la estrella de neutrones puede romperse por la tensión. La fuente de la potencia es el campo magnético de rápida rotación, por lo que estos púlsares a veces se denominan pulsares de potencia rotacional, para distinguirlos de otro tipo de pulsar descubierto por los astrónomos de rayos X, pulsares accionados por acreción.

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Si una estrella de neutrones está en una órbita cercana a una estrella compañera normal, puede capturar la materia que fluye lejos de esa estrella. Esta materia capturada formará un disco alrededor de la estrella de neutrones desde la cual caerá en espiral y caerá, o se adherirá, a las estrella de neutrones. La materia ganará una enorme cantidad de energía a medida que se acelere. Gran parte de esta energía se irradiará a las energías de rayos X. El campo magnético de la estrella de neutrones puede canalizar la materia hacia los polos magnéticos, de modo que la liberación de la energía se concentra en una columna o punto de materia caliente. A medida que la estrella de neutrones gira, la región caliente entra y sale de la vista y produce pulsos de rayos X.

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Los pulsares de acreción son producidos por la materia que fluye hacia la estrella de neutrones, mientras que los púlsares impulsados por la rotación producen una salida de materia. Se requiere una rápida rotación, una fuente abundante de gas, como una estrella compañera.

Algunas de las fuentes de rayos X más fuertes en nuestra galaxia están acretando estrellas de neutrones en sistemas estelares binarios. Las estrellas de neutrones en acreción exhiben varios comportamientos que se cree que están relacionados con los detalles de cómo la materia cae sobre la estrella de neutrones. También los agujeros negros en un sistema binario podrían producir una fuente de acreción. Dado que los agujeros negros no tienen una superficie o un polo magnético en el sentido normal de la palabra, no pueden producir pulsos de rayos X regulares, aunque pueden parpadear.

Colisión de estrellas de neutrones: 

1) un par de estrellas de neutrones en un sistema binario forman una espiral. El momento orbital de disipa mediante la liberación de ondas gravitacionales, que son diminutas ondas en el tejido del espacio-tiempo. 

2) En los últimos milisegundos, los dos objetos se fusionan y producen una ráfaga de rayos gamma que dura solo una fracción de segundo. 

3) una pequeña fracción de la masa de las estrellas de neutrones fusionadas se lanza durante la fusión. Este material caliente altamente radiactivo se expande y su capa externa se adelgaza lo suficiente como para que escape la luz infrarroja. En su punto máximo de brillo, la explosión es aproximadamente mil veces más brillante que una nova clásica, por lo que se denomina "kilonova". 

4) una estrella de neutrones masiva o un agujero negro permanente después del evento con una nube de escombros en expansión a su alrededor. Además, un poderoso viento de material fluye hacia afuera...

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...Estrellas de neutrones aisladas, activas, púlsares impulsados con rotación y estrellas de neutrones que acrecionan la materia de una estrella compañera cercana...

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Para finalizar, al caracterizar con éxito las propiedades de una estrella de neutrones aislada, los astrofísicos tienen la oportunidad de comprender mejor la materia de transición que se somete a las presiones y temperaturas extraordinarias que se encuentran en el intenso campo gravitacional de una estrella de neutrones. Los resultados del Telescopio Espacial Hubble muestran que la estrella está muy caliente y no puede tener más de 28 kilómetros de ancho. Estos resultados demuestran que el objeto debe ser una estrella de neutrones, ya que ningún otro tipo de objeto conocido puede estar tan caliente y ser tan pequeño.

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Fuente: Chandra/nasa/hubble