Un equipo de investigadores finlandeses ha encontrado sólidas pruebas de la existencia de un tipo de materia que hasta ahora había sido simplemente teórico.
Se trata de "materia exótica de quark" y se encuentra en el interior de las mayores estrellas de neutrones que existen. El hallazgo, que se acaba de publicar en Nature Physics, se produjo al combinar recientes resultados de estudios de física de partículas y nucleares con mediciones de ondas gravitacionales generadas, precisamente, por esta clase de cadáveres estelares.
Los expertos llegaron a esta conclusión combinando resultados recientes de física teórica de partículas teóricas y nuclear con mediciones de ondas gravitacionales de colisiones de estrellas de neutrones.
Toda la materia normal que nos rodea está compuesta de átomos, cuyos núcleos densos, que comprenden protones y neutrones, están rodeados de electrones cargados negativamente.
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Lo cierto es que en el Universo existen pocos lugares más extremos que las estrellas de neutrones. Se trata de auténticos "cadáveres estelares" que se forman cuando una estrella que en origen era varias veces mayor que el Sol agota su combustible, el que le permite seguir ardiendo. La energía generada por la fusión nuclear en los núcleos de las estrellas es la única fuerza capaz de oponerse a la presión gravitatoria, que trata de comprimirlas. Y cuando el combustible que mantiene el horno de fusión encendido se termina, nada puede oponerse a la gravedad, que empieza a aplastar a la estrella.
Un factor clave que contribuyó a los nuevos hallazgos fue la aparición de dos resultados recientes en astrofísica observacional: la medición de ondas gravitacionales de una fusión de estrellas de neutrones y la detección de estrellas de neutrones muy masivas, con masas cercanas a dos masas solares.
En el otoño de 2017
Los observatorios LIGO y Virgo detectaron, por primera vez, ondas gravitacionales generadas por dos estrellas de neutrones fusionadas.
Esta observación estableció un límite superior riguroso para una cantidad llamada deformabilidad de marea, que mide la susceptibilidad de la estructura de una estrella en órbita al campo gravitacional de su compañero.
Este resultado se utilizó posteriormente para obtener un límite superior para los radios de las estrellas de neutrones en colisión, que resultaron ser aproximadamente 13 kilómetros.
Del mismo modo, mientras que la primera observación de una estrella de neutrones se remonta a 1967, las mediciones precisas de masa de estas estrellas solo han sido posibles durante los últimos 20 años más o menos.
La mayoría de las estrellas con masas conocidas con precisión caen dentro de una ventana de entre 1 y 1,7 masas estelares, pero la última década ha sido testigo de la detección de tres estrellas que alcanzan o incluso superan ligeramente el límite de dos masas solares.
Algo contradictorio, la información sobre los radios y las masas de las estrellas de neutrones ya ha reducido considerablemente las incertidumbres asociadas con las propiedades termodinámicas de la materia estelar de neutrones.
Esto también ha permitido completar el análisis presentado por el grupo de investigación finlandés en su artículo de Nature Physics.
En el nuevo análisis, las observaciones astrofísicas se combinaron con resultados teóricos de vanguardia de partículas y física nuclear.
Esto permitió derivar una predicción precisa de lo que se conoce como la ecuación de estado de la materia estelar de neutrones, que se refiere a la relación entre su presión y la densidad de energía.
Un componente integral en este proceso fue un resultado bien conocido de la relatividad general, que relaciona la ecuación de estado con una relación entre los posibles valores de radios y masas de estrellas de neutrones.
Es esta rápida acumulación de nueva información de observación la que juega un papel clave para mejorar la precisión de los nuevos hallazgos del grupo de investigación finlandés y para confirmar la existencia de materia de quarks dentro de las estrellas de neutrones.
Con más observaciones esperadas en el futuro cercano, las incertidumbres asociadas con los nuevos resultados también disminuirán automáticamente.
