Un grupo internacional de astrónomos ha anunciado en Nature el descubrimiento de la estrella de neutrones más masiva observada hasta la fecha, un hallazgo que tendrá importantes repercusiones en diversos campos de la Física y la Astrofísica. La estrella, un púlsar que está a 3.000 años luz de la Tierra y que gira sobre sí mismo 317 veces por segundo, forma "pareja" con una enana blanca.

 

 

Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

El púlsor forma pareja con una enana blanca

"Esta estrella de neutrones tiene el doble de la masa del Sol -explica Paul Demorest, del Observatorio Nacional de Radio Astronomía, (NRAO)- . Lo cual es sorprendente, ya que tanta masa comprimida en tan poco espacio significa que muchos de los modelos teóricos que tenemos sobre la composición interna de estrellas de neutrones quedan descartados. La medida de esta gran masa también tiene implicaciones en nuestra comprensión sobre la materia cuando se encuentra en densidades extremadamente altas y aclara numerosos detalles de la física nuclear".

Una estrella de neutrones es el cadáver superdenso de una estrella muy masiva que ha estallado en forma de supernova. Después de la explosión, toda la masa de la estrella original queda comprimida en una esfera que mide apenas unos pocos km de diámetro. La fuerza gravitatoria de este cuerpo superdenso es tal que los electrones, cuya carga eléctrica es negativa, han terminado por incrustarse "contra natura" en los protones de los núcleos atómicos (que tienen cargas positivas), dando como resultado partículas eléctricamente neutras, los neutrones.

Una cucharada de cientos de millones de toneladas

Estos neutrones, aplastados unos contra otros por la gravedad, dan lugar a cuerpos de extraordinaria densidad, las estrellas de neutrones. Una simple cucharadita de la materia superdensa de una estrella de neutrones puede pesar cientos de millones de toneladas. Esta tremenda densidad hace que las estrellas de neutrones sean extraordinarios laboratorios naturales para el estudio de los estados más extremos y densos de materia conocidos por la Física.

Para medir la masa de la estrella, que prácticamente dobla a la de la mayoría de las estrellas de neutrones conocidas, los científicos han utilizado un curioso efecto (el retardo Saphiro) predicho por la teoría General de la Relatividad de Einstein. La estrella forma parte de un sistema binario, y está acompañada por una enana blanca que orbita a su alrededor. La estrella de neutrones, que gira rápidamente sobre sí misma (317 veces por segundo) es un púlsar que emite, en cada rotación, potentes ondas de radio.

Este púlsar, llamado PSR J1614-2230, y su compañera completan una órbita, una alrededor de la otra, en apenas nueve días. Y resulta que la orientación de ambas estrellas permite una excelente observación desde la Tierra, algo de vital importancia para medir la masa de ambas. Cuando las órbitas llevan a la enana blanca a colocarse directamente delante del púlsar, las radioondas que emite y que llegan hasta la Tierra tienen que pasar muy cerca de la enana blanca. Y ese acercamiento causa un ligero retraso causado por la distorsión gravitatoria de la enana blanca. Ese ligero retraso, el retardo Saphiro, es precisamente el que permite medir la masa de ambas estrellas.

"Hemos tenido mucha suerte con este sistema -afirma Scott Ransom, otro de los investigadores del NRAO-. La rápida rotación del púlsar nos proporciona una clara señal para seguirlo a través de su órbita, que está casi perfectamente alineada (con la Tierra). Además, resulta que la enana blanca es particularmente masiva para una estrella de esa clase. Y esta combinación única de factores hace que el retardo Saphiro sea mucho más fuerte y fácil de medir".

Dados sus datos preliminares, los investigadores pensaban que la estrella de neutrones no tendría más de una vez y media la masa del Sol. Pero tras observar una rotación completa de ambas estrellas comprobaron, para su sorpresa, que era de más del doble. Un hecho que, según ellos, cambia nuestra comprensión tanto sobre la composición de las estrellas de neutrones como sobre el comportamiento de la materia bajo la presión de densidades extremas.