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Sep 05 2012

Estrellas de quarks: el eslabón perdido entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros

 

¿Un paso más hacia la física del agujero negro? Una extraña e hipotética estrella, puede constituir el eslabón perdido entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Estas estrellas, llamadas estrellas de quarks, mantendrían una interacción extrema que superaría a la que mantiene a los neutrones juntos en las estrellas de neutrones.
Las estrellas de quarks podrían responder a muchos interrogantes que existen en la astrofísica actual sobre las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Los científicos esperan tener evidencias observacionales de estos astros en poco tiempo. Este descubrimiento abriría una nueva rama en la astrofísica en la que se revelarían  sorprendentes novedades sobre la física extrema de las estrellas.

Una estrella de neutrones es un remanente estelar dejado por una estrella supergigante después de agotar su combustible nuclear y explotar como una supernova tipo II, tipo Ib o tipo Ic. Como indica su nombre, estas estrellas están compuestas principalmente de neutrones, más otro tipo de partículas tanto en su corteza sólida de hierro, como en su interior, que puede contener tanto protones y electrones, como piones y kaones. La masa original de la supernova debe ser mayor a 9 ó 10 masas solares y menor que un cierto valor que depende de la metalicidad.

¿Por qué las estrellas de neutrones están compuestas en su mayoría de neutrones? Los átomos están hechos de protones, neutrones y electrones.
Tras producirse la supernova, el remanente estelar sufre un colapso generando un núcleo hiperdenso en los que los elementos se comprimen y calientan. Su densidad continúa aumentando, dando lugar a una “neutronización“ (fusión o recombinación de electrones con protones que resultan en neutrones) y el gas degenerado de neutrones frena el colapso del remanente.

Pero, ¿qué ocurriría si esta estrella se colapsara más? Con el tiempo conseguiríamos un agujero negro. Pero según las hipótesis en las que trabajan los científicos, antes de que esto ocurra, entre la fase de estrellas de neutrones y la de agujero negro, se consigue una estrella exótica: la estrella de quarks.
Las teorías dicen que si la compresión que sufren los neutrones, supera la interacción fuerte, el neutrón se rompe en sus constituyentes básicos, los quarks, permitiendo que estas partículas, se compriman en un volumen todavía más reducido. A la materia surgida en este proceso se la conoce como “materia extraña”. También se ha sugerido que las estrellas de neutrones muy masivas podrían contener un núcleo comprimido de materia extraña. Entonces, sería posible, que toda la estrella se transformara en una estrella de quarks debido a que la gravedad del propio astro haría que las capas de neutrones más externas colapsaran hacia el núcleo recombinando sus neutrones.
Como no parece plausible que una estrella cuyo núcleo sea tan denso como para ser un agujero negro posea una corteza externa en forma de estrella, lo más posible, es que cuando una estrella de neutrones desarrolle un núcleo extraño, este no se colapse más hasta producir un agujero negro, sino que se convierta toda la estrella en una estrella de quarks.

De todos modos, si es que existen, las estrellas deben tener algunas características que las delaten. Sabemos que las estrellas de neutrones tienden a estar en el rango de 1,4 a 2 masas solares – y que cualquier estrella con la densidad de una estrella de neutrones de más de 10 masas solares tenderá a convertirse en un agujero negro. Eso nos deja una pequeña brecha. Como hay evidencias de agujeros negros estelares de apenas tres masas solares, la brecha para las estrellas extrañas sólo puede estar en el rango de 2 a 3 masas solares.

Las propiedades electrodinámicas de las estrellas de quarks prometen ser interesantes. Es probable que los electrones se desplacen a la superficie, dejando un cuerpo con una carga positiva neta rodeado de una atmósfera de electrones cargados negativamente. Suponiendo un nivel de rotación diferencial entre la estrella y su atmósfera de electrones, se generaría un campo magnético de la magnitud que se puede observar en una serie de estrellas candidatas.
Otro rasgo distintivo debe ser un tamaño más pequeño que la mayoría de estrellas de neutrones. Uno de los candidatos a estrella extraña es RXJ1856, que parece ser una estrella de neutrones, pero tiene sólo 11 km de diámetro.
Más información en el enlace.

2 comentarios

  1. Anónimo

    que le pasaria a un astronauta y a su nave si pasara cerca de una estrella de neutrones? cual es una distancia sin peligro para una nave espacial?

  2. Francisco Sevilla

    Hola,
    El principal problema vendría dado por las intensas fuerzas de marea que generaría el campo gravitatorio de la estrella de neutrones. La diferencia de campo gravitatorio entre la parte del cuerpo de astronauta mas cercano a la estrella y el más lejano sería suficiente para matarle. Tendría que compensar el tirón gravitacional orbitando la estrella. En dicha orbita habría que compensar el tirón gravitatorio con la máxima fuerza centrífuga que puede aguantar el astronauta. Dicha fuerza viene dada por la máxima aceleración soportable, unos 20g. Un ejemplo de órbita posible sería a unos 800.000 kms a una velocidad de 0,04c, aunque no sería el único.
    saludos,
    Fran

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