VIAJE AL CORAZÓN DE LAS ESTRELLAS DE NEUTRONES
Muy Interesante México|Noviembre - 2020
Restos ultracomprimidos de estrellas masivas, estos objetos del firmamento seducen especialmente la mirada de los astrofísicos. Nuevos observatorios terrestres y espaciales prometen revelar sus secretos; sobre todo, qué tipo de materia –sometida a las condiciones más extremas concebibles– compone su interior.
Miguel Ángel Sabadell

Imagínate una estrella que tenga una vez y media la masa del Sol hecha bolas en el interior de una esfera de 10 kilómetros de diámetro, el tamaño de una ciudad mediana. Ahora, la ponemos a rotar de forma que gire del orden de 1,000 veces por segundo. Resulta difícil de concebir, pero eso existe en nuestro universo: es una estrella de neutrones. Y aunque se sabe de su existencia hace ya 90 años, su naturaleza más profunda sigue envuelta en el misterio.

De lo que sí tenemos constancia es de que allí la materia está tan sumamente concentrada –con una densidad equivalente a 1,000 billones de veces la del agua– y sometida a unas presiones tan elevadas que no se presenta en forma de átomos: conformaría una especie de sopa de neutrones y otras partículas subatómicas con nombres tan peculiares como el de piones. Su estructura colapsaría por acción de la gravedad, pero se mantiene debido a la llamada presión de degeneración. Para entenderla, pensemos en lo ocurría en antros y bares los viernes de quincena antes del COVID-19: atascados al grado que no cabía ni un alma. Si quisiéramos entrar, tendríamos que vencer la presión que ejercen las demás personas, que parecen estar prácticamente pegadas. Pues lo mismo ocurre en el interior de estos peculiares astros: su peso, que tiende a concentrar toda la masa en el centro, no vence porque dos partículas de materia no pueden ocupar el mismo sitio al mismo tiempo.

Baile estelar

Hasta aquí todo bien, pero ¿de qué tipo de materia estamos hablando? O, dicho de otro modo, ¿qué hay en el corazón de una estrella de neutrones? Aunque los teóricos han propuesto diferentes modelos para explicarlo, todavía no se sabe con certeza.

Para desentrañar el asunto, en junio de 2017 se instaló en la Estación Espacial Internacional el telescopio Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), que tardó menos de un año en hacer un descubrimiento excepcional: una estrella de neutrones que da una vuelta completa alrededor de su compañera en apenas 38 minutos. Bautizada como IGR J17062–6143, su órbita es menor que la distancia entre la Tierra y la Luna, lo que convierte a este sistema estelar binario

INTEGRADA con las lecturas de varios telescopios terrestres y espaciales, esta imagen ilustra el complejo tapiz de gases que alberga la galaxia Pequeña Nube de Magallanes. El color verde señala el remanente de una supernova –explosión de una estrella masiva–, y el punto azul es una estrella de neutrones, nacida como resultado de semejante accidente cósmico. en el más cerrado hasta ahora conocido. Con un periodo de rotación de 9,800 vueltas por minuto, es lo que los astrónomos conocen como un púlsar de milisegundos.

Una existencia apretada

Entonces, ¿por qué se le llama púlsar? Acrónimo en inglés de “estrella pulsante”, la historia del descubrimiento de estas estrellas contiene todo los ingredientes necesarios para una buena película. Su primera escena arrancaría en 1930, cuando un joven físico indio, Subrahmanyan Chandrasekhar, viajaba en barco desde su país a Inglaterra para realizar el doctorado en la Universidad de Cambridge. El largo trayecto le dio tiempo para estudiar uno de los temas de investigación de quien iba a ser su tutor: la evolución de las estrellas. Fue así como calculó que si estas tienen una masa inferior a una vez y media la del Sol, deberían acabar sus días como enanas blancas. Con la misma masa que nuestro astro, esos cuerpos celestes están compuestos en exclusiva de helio y se contraen hasta alcanzar un tamaño similar al de la Tierra. Su materia está tan comprimida que una sola cucharadita de enana blanca pesa más de una tonelada. Pero si la masa de la estrella es superior a 1.5 veces la solar, entonces la gravedad vence, los núcleos de helio se destrozan y continúa el colapso. Estos cálculos le valieron el Premio Nobel de Física en 1983.

¿Qué pasa entonces si la estrella supera el hoy conocido como límite de Chandrasekhar? La primera pista la dieron Walter Baade y Fritz Zwicky en 1933, cuando propusieron la existencia de estrellas compuestas por una sopa en extremo densa de neutrones. Serían el remanente de una supernova, el megaestallido final con el que muere un astro masivo. En 1939, el que pocos años más tarde sería conocido como el padre de la bomba atómica, Robert Oppenheimer, y su alumno George Volkoff, encontraron que toda estrella que termina sus días con una masa situada entre el límite de Chandrasekhar y unas 3.5 veces la masa del Sol acaba convirtiéndose en una estrella de neutrones. En estos zombis estelares, la presión de degeneración de los neutrones detendría el colapso gravitatorio, pero esto no dejaba de ser un ejercicio teórico, y tales objetos de saparecieron del radar durante casi 30 años.

Sabías que…

J0740+6620 es la estrella de neutrones más grande identificada hasta el momento, con 2.14 veces la masa del Sol en una esfera de 30 km, ubicada a 4,600 años luz de la Tierra.

Mundos que no deberían estar ahí

Los astrónomos piensan que alrededor de 1% de los púlsares tienen planetas, pero ¿cómo es posible que estén dando vueltas alrededor de algo que queda tras una explosión de supernova, la forma más catastrófica para morir de una estrella? Se han propuesto las siguientes ideas para tratar de explicarlo.

  • Escenario 1 El planeta sobrevive a la tremenda explosión, algo muy improbable. Además, tendría que haber evitado ser engullido millones de años antes del estallido, cuando la estrella se hinchó hasta convertirse en una supergigante roja.

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