Un equipo internacional de científicos ha descubierto tres estrellas de neutrones excepcionalmente jóvenes y frías, entre diez y cien veces más frías que otras de la misma edad, características que no encajan en los modelos existentes.
El hallazgo fue posible gracias a los datos de las misiones XMM-Newton de la ESA y Chandra de la NASA.
Comparando las propiedades de las tres estrellas con diversos modelos, los científicos concluyeron que las bajas temperaturas de estas estrellas desafían aproximadamente el 75% de los modelos conocidos, las “ecuaciones de estado” que rigen las condiciones de las estrellas de neutrones y que tienen importantes implicaciones para las leyes fundamentales del Universo.
Las estrellas de neutrones, unos de los objetos más densos del Universo, surgen en la última etapa de la evolución de una estrella supergigante que explota en una supernova, colapsando su núcleo a una densidad tan elevada que protones y electrones se combinan formando neutrones.
Lo que ocurre en el interior de una estrella de neutrones se describe mediante la “ecuación de estado”, un modelo teórico que describe los procesos físicos en su interior. Sin embargo, aún no se sabe cuál de los cientos de modelos posibles es el correcto.
A pesar de que el comportamiento de cada estrella de neutrones puede depender de propiedades como su masa o velocidad de giro, todas deben obedecer la misma ecuación de estado.
Al analizar los datos de XMM-Newton y Chandra, los científicos encontraron tres estrellas de neutrones excepcionalmente jóvenes y frías, y al comparar sus propiedades con las tasas de enfriamiento predichas por distintos modelos, concluyeron que estas rarezas descartan la mayoría de las ecuaciones de estado propuestas.
“La joven edad y la fría temperatura superficial de estas tres estrellas de neutrones sólo pueden explicarse invocando un mecanismo de enfriamiento rápido. Dado que el enfriamiento rápido sólo puede activarse mediante determinadas ecuaciones de estado, esto nos permite excluir una parte significativa de los posibles modelos”, explica Nanda Rea, investigadora en el ICE-CSIC y el IEEC, y directora de la investigación.
Descubrir la verdadera ecuación de estado de la estrella de neutrones tiene importantes implicaciones para las leyes fundamentales del Universo.
Aún no se sabe cómo unir la teoría de la relatividad general con la mecánica cuántica. Las estrellas de neutrones son el mejor campo de pruebas para ello, debido a sus densidades y gravitaciones extremas.
Siendo tan frías, las tres estrellas de neutrones son demasiado débiles para que la mayoría de los observatorios de rayos X puedan verlas.
“La extraordinaria sensibilidad de XMM-Newton y Chandra hizo posible no sólo detectar estos cuerpos de neutrones, sino también recoger luz suficiente para determinar sus temperaturas y otras propiedades”, explica Camille Diez, investigadora de la ESA.
Estas mediciones fueron sólo el primer paso para entender lo que significan estas rarezas para la ecuación de estado de las estrellas de neutrones.
“La investigación sobre las estrellas de neutrones abarca muchas disciplinas científicas, desde la física de partículas hasta las ondas gravitacionales. El éxito de este trabajo demuestra lo fundamental que es el trabajo en equipo para avanzar en nuestra comprensión del Universo”, concluye Nanda.
