Descubren la estrella de neutrones más masiva detectada hasta la fecha

Después de estimar la masa del púlsar «Viuda negra« PSR J0952-0607, un equipo de astrónomos se encontró con una sorpresa. Sus 2,35 masas solares la convierten en la estrella de neutrones más masiva. lo que requiere la corrección de los modelos teóricos. La investigación fue publicada en The Astrophysical Journal Letters.

 

Los astrónomos constantemente buscan y estudian objetos compactos con masas en el límite entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Este tipo de cuerpos proporciona información sobre los estados extremos de la materia.

En teoría, la masa máxima de una estrella de neutrones está descrita por el límite de Oppenheimer-Volkoff, el cual oscila entre las 1,5 y las 3 masas solares; algunos modelos dan un valor de 2,16 masas solares.

El límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) es un límite superior para la masa de estrellas compuestas de materia neutrónica degenerada (estrellas de neutrones). Es análogo al límite de Chandrasekhar para una estrella blanca enana (enana blanca). Cuando una estrella de neutrones lo supera, no puede ya mantenerse a sí misma, y colapsa en un agujero negro.

La masa máxima que puede adquirir una estrella de neutrones depende de su camino evolutivo en un sistema binario. Los estudios de pares de estrellas de neutrones dan un valor de 1,45 masas solares. Por lo tanto, es necesario examinar varias clases de sistemas binarios con estrellas de neutrones en busca de los objetos más masivos.

Una estrella binaria es un sistema estelar compuesto de dos estrellas orbitando alrededor de sus centros de masas. Existen también sistemas estelares múltiples de más de dos estrellas interactuando entre sí, como es el caso de Alfa centauro A y B y Próxima Centauri.

La mayoría de las estrellas forman sistemas binarios, en los que dos estrellas giran en torno a un centro común. Sin embargo, los modelos de formación planetaria, que sugieren que los planetas nacen por la lenta agregación de partículas de hielo y polvo en los discos protoplanetarios alrededor de las estrellas en formación, suelen considerar solo estrellas aisladas, como el Sol.

Ahora, un equipo de astrónomos dirigido por Roger Romani de la Universidad de Stanford publicó los resultados de su investigación sobre el púlsar PSR J0952-0607.

Este objeto, descubierto en 2017, tenía un período de rotación alrededor de su propio eje de 1,41 milisegundos, por lo que fue considerado el púlsar giratorio más rápido en el disco de la Vía Láctea.

PSR J0952-0607 pertenece a la categoría de viudas negras. Estos púlsares forman un sistema con una estrella compañera de baja masa, que es destruida por poderosos flujos de radiación.

El límite superior de la intensidad del campo magnético superficial de PSR J0952-0607 se estima en 8,2 × 107 gauss, y el período orbital del sistema se estima en 6,42 horas. Las observaciones espectrofotométricas del sistema se realizaron utilizando el instrumento LRIS de uno de los telescopios del Observatorio Keck.

Los modelos dieron una inclinación orbital del sistema de 59,8 grados y una masa de 2,35 masas solares. Este último valor es el más alto medido de forma fiable para las estrellas de neutrones hasta la fecha. Así, el umbral inferior para la masa máxima de las estrellas de neutrones está ahora por encima de las 2,19 masas solares.

«Esto proporciona algunas de las restricciones más fuertes sobre la propiedad de la materia en varias veces la densidad observada en los núcleos atómicos. De hecho, este resultado excluye muchos modelos populares de física de la materia densa», explicó Romani.

«Una masa máxima alta para las estrellas de neutrones sugiere que es una mezcla de núcleos y sus quarks arriba y abajo disueltos hasta el núcleo. Esto excluye muchos estados propuestos de la materia, especialmente aquellos con una composición interior exótica», agregó. El sistema binario también muestra un mecanismo que permite a los púlsares aislados, sin compañeros binarios, tener velocidades de rotación de milisegundos.

El descubrimiento de los púlsares en el año 1967 supuso el nacimiento de una nueva era no solo en astrofísica, sino también en física fundamental. Los púlsares son objetos con una densidad enorme, donde la materia está sometida a unas condiciones extremas. También constituyen relojes extremadamente estables y son herramientas muy útiles para la investigación en muchas ramas de la astrofísica.

Así, a lo largo de estos cuarenta y cinco años, los púlsares han servido como fuente de información única para estudios sobre el interior de las estrellas de neutrones, la estructura de la Vía Láctea, el medio interestelar, la física y la evolución estelar, la física gravitacional o la electrodinámica cuántica.

La estrella compañera de J0952-0607 está casi desaparecida. Una vez que sea devorada por completo, el púlsar conservará su velocidad de rotación increíblemente rápida durante bastante tiempo. Entonces, luego de haberse alejado se quedará solo.

Así es la vida de estos púlsares, comienzan como un par y terminan solitarios en la vastedad del espacio.

Referencias:

Roger W. Romani. et al. PSR J0952−0607: The Fastest and Heaviest Known Galactic Neutron Star. The Astrophysical Journal Letters. Agu.  2022. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac8007

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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