Fuente: NASA
Autores: Janet Anderson y Megan Watzke
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| Estrella de neutrones. NASA |
Las estrellas de neutrones contienen la materia más densa que se puede observar de forma directa. Una cucharadita de una estrella de neutrones pesaría 6 mil millones de toneladas. La presión en el núcleo es tan alta que la mayoría de las partículas cargadas, electrones y protones, se unen dando lugar a una estrella compuesta sobre todo por partículas sin carga llamadas neutrones.
Los dos equipos de investigación independientes que estudiaron la supernova Cassiopeia A (Cas A), los restos de una estrella masiva a 11.000 años luz de distancia cuya explosión se habría producido 330 años antes. Los datos de Chandra mostraron un rápido declive en la temperatura de la estrella de neutrones que quedó tras la supernova, lo que quiere decir que se había enfríado un 4% en un período de 10 años.
"Esta caída en la temperatura, aunque pueda parecer pequeña, fue realmente sorprendente", aseguró Dany Page de la Universidad Autónoma de México (UNAM), jefe de la investigación que será publicada el día 25 en Physical Review Letters. "Esto implica que algo muy extraño está ocurriendo en el núcleo de la estrella de neutrones".
Los superfluidos que contienen partículas cargadas son también superconductores, lo que quiere decir que actúan como conductores eléctricos perfectos y nunca pierden energía. Los nuevos resultados sugieren que los protones que quedan en el núcleo de la estrella están en un estado de superfluído y, dado que llevan carga, también forman un superconductor.
"El rápido enfriamiento de la estrella de neutrones, visto por Chandra, es la primera prueba directa de que los núcleos de las estrellas de neutrones son, en realidad, un material superfluído y superconductor", comentó Peter Shternin, del Ioffe Institute de Rusia, director del equipo que publicará un artículo en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Ambos equipos prueban que este rápido enfriamiento se explica por la formación de un superfluído de neutros en el núcleo de la estrella de neutrones en los últimos 100 años (vistos desde la Tierra). El rápido enfriamiento se espera que continúe unas décadas más y luego se ralentice.
La aparición de la superfluidez en materiales en la Tierra ocurre a temperaturas extremadamente bajas, cerca del cero absoluto, pero en las estrellas de neutrones puede ocurrir a mil millones de grados. Hasta ahora había una gran incertidumbre en las estimaciones de esta temperatura crítica. Esta nueva investigación restringe la temperatura crítica entre 500 millones y poco menos de 1.000 millones de grados.
Cas A permitirá a los investigadores comprobar los modelos sobre cómo la fuerza nuclear, que mantiene unidas a las partículas subatómicas, se comporta en una materia ultradensa. Estos resultados son, asimismo, importantes para comprender el rango en el que se mueven las estrellas de neurones.
Pequeños cambios bruscos en la velocidad del spin de rotación de las estrellas de neurones dieron en el pasado pruebas de neutrones superfluídos en la corteza de las estrellas de neutrones, en los que las densidades son mucho más bajas que las del núcleo de la estrella. Esta noticia de Cas A revela nueva información sobre la región interior de la estrella.
"Anteriormente no teníamos ni idea de la forma en que se extendía la superconductividad de los protones", aseguró Dmitry Yvakovlev, coautor del estudio.
El enfriamiento de Cas A fue inicialmente descubierto por Craig Heinke, de la Universidad de Alberta, y Wynn Ho, de la Universidad de Southampton. Fue la primera vez que se pudo medir la velocidad de enfriamiento de una estrella de neutrones joven.
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