Los científicos finalmente comprenden la dinámica de los «fallos» de las estrellas de neutrones, que ocurren cuando estas estrellas muertas ultradensas aceleran repentinamente su giro. Parece que el extraño comportamiento puede ser causado cuando pequeñas explosiones de material interno ardiente «rompen la superficie» de estos intensos cuerpos estelares.
El nuevo y emocionante avance en la comprensión del comportamiento de las estrellas de neutrones proviene de un equipo unificado de astrofísicos y físicos cuánticos (que normalmente estudian las interacciones que gobiernan el mundo subatómico) aquí en la Tierra como una forma de materia.
Una mejor comprensión de las anomalías de las estrellas de neutrones podría revelar más sobre su estructura interna y su movimiento, brindando así a los científicos una ventana a lo que es verdaderamente una de las formas de materia más singulares y extrañas del universo. Las estrellas de neutrones están, en esencia, compuestas casi exclusivamente de neutrones, porque son muy densas.
«Nuestra investigación establece un fuerte vínculo entre la mecánica cuántica y la astrofísica y proporciona una nueva perspectiva sobre la naturaleza interna de las estrellas de neutrones», dijo la autora principal del estudio e investigadora Elena Poli de la Universidad de Ennsbruck. dijo en un comunicado.
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Traer estrellas de neutrones a la Tierra
Las estrellas de neutrones se forman cuando estrellas masivas «mueren» y sus estrellas anfitrionas, que tienen entre una y dos veces la masa del Sol, colapsan hasta alcanzar sólo 12 millas (20 km) de diámetro. Esta es una enorme reducción de tamaño. El material rico en neutrones que forma las estrellas de neutrones es tan denso que sólo un terrón de azúcar pesaría alrededor de mil millones de toneladas en la Tierra, 150 veces el peso de la Gran Pirámide de Giza.
Esta masa extrema, combinada con la gran distancia de estos cuerpos estelares, significa que difícilmente podemos traer muestras de estrellas de neutrones a la Tierra para su estudio. Sin embargo, el equipo multidisciplinario pudo llevar el estudio de las estrellas de neutrones «a la Tierra», utilizando numéricamente un sustituto de una estrella de neutrones en forma de un átomo dipolar ultrafrío, una fase externa de un gas magnetizado con carga negativa. átomos. Átomos cargados positivamente a largas distancias.
La dispersión de las estrellas de neutrones sugiere que el material debajo de la superficie de estos objetos existe en forma de superfluido, una sustancia similar a un líquido pero con viscosidad cero, una medida de la resistencia a un fluido en su forma. o moverse. .
Los fluidos de alta viscosidad, como la miel o el jarabe de arce frío, fluyen lentamente y aún pueden actuar como sólidos. Piense en mantequilla de maní dura o incluso vidrio. Por otro lado, cuanto menor es la viscosidad del fluido, más rápido fluye. pero Viscosidad cero Los superfluidos son otra historia. Giran en forma de muchos pequeños vórtices giratorios, todos los cuales llevan un pequeño momento angular del sistema.
Un factor clave en este comportamiento y, por tanto, un factor clave en la falla de las estrellas de neutrones, sería un estado que exhibe propiedades tanto cristalinas como superfluidas: el llamado «supersólido». Si las estrellas de neutrones exhiben este comportamiento mientras giran, a menudo a velocidades de cientos de veces por segundo, se producirán turbulencias a medida que los vórtices emergen de la corteza interna de la estrella (el superfluido) fuera de su corteza sólida. Estos vórtices llevan consigo un momento angular que acelera la rotación de la capa exterior de la estrella.
Esta fase supersólida fue realizada en átomos dipolares ultrafríos de Erbio (Er) y Disprosio (Dy) por un grupo dirigido por Francesca Furlino de la Universidad de Innsbruck, quien también es autora de este trabajo.
El equipo descubrió que pueden ocurrir defectos en supersólidos ultrafríos, que se asemejan a los defectos más grandes y extremos exhibidos por las estrellas de neutrones. Estos resultados sugieren que en realidad son vórtices superfluidos los que llevan el momento angular a la superficie de estas estrellas, provocando que se deformen.
El método desarrollado por el equipo multidisciplinario investigará ahora con más detalle el mecanismo de falla y cómo puede depender de la calidad del material supersólido. El estudio podría ayudar a desarrollar una nueva forma de investigar restos estelares como estrellas de neutrones en el laboratorio para otros fines.
«Esta investigación muestra una nueva manera de comprender mejor el comportamiento de las estrellas de neutrones y abre nuevas vías para la simulación cuantitativa de objetos estelares en laboratorios terrestres de baja energía», concluyó Ferlino.
La investigación del equipo fue publicada en noviembre en la revista. Carta de revisión física.
