Los científicos han logrado avances significativos en la comprensión de las anomalías de las estrellas de neutrones mediante experimentos con supersólidos ultrafríos. Esta investigación, que vincula la mecánica cuántica y la astrofísica, revela nuevos detalles sobre la dinámica interna de las estrellas de neutrones y abre nuevas vías para la simulación de fenómenos estelares.
La unión de la mecánica cuántica y la astrofísica arroja luz
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Las estrellas de neutrones han desconcertado y desconcertado a los científicos desde que fueron descubiertas por primera vez en 1967. Conocidas por sus destellos periódicos de luz y su rápida rotación, las estrellas de neutrones se encuentran entre los objetos más densos del universo, con masas comparables a las del Sol, pero eclipsadas por ellas. El círculo tiene sólo 20 km de diámetro. Estos objetos estelares exhiben un comportamiento especial conocido como «fallo», donde la estrella acelera repentinamente su giro. Este fenómeno sugiere que las estrellas de neutrones pueden ser parcialmente superfluidas. En un superfluido, la rotación se caracteriza por muchos pequeños vórtices, cada uno de los cuales transporta una fracción del momento angular. Se produce una perturbación cuando estos vórtices escapan de la corteza interior de la estrella a su corteza exterior sólida, acelerando así la rotación de la estrella.
Los gases cuánticos ultrafríos compuestos de átomos dipolares forman una plataforma ideal para el mecanismo de formación dentro de las estrellas de neutrones. Crédito: Elena Poli
Investigación de supersólidos y estrellas de neutrones
El componente clave de este estudio radica en el concepto de «supersólido», un estado que exhibe propiedades tanto cristalinas como superfluidas, que se predice que será un componente esencial de las anomalías de las estrellas de neutrones. Los vórtices cuánticos se arremolinan en el interior del supersólido hasta que escapan en su conjunto y, en consecuencia, son absorbidos por la corteza exterior de la estrella, acelerando su rotación. Recientemente, la fase supersólida se ha realizado en experimentos con átomos dipolares ultrafríos, brindando una oportunidad única para simular las condiciones dentro de una estrella de neutrones.
Estudios innovadores en mecánica cuántica y astrofísica
Un estudio reciente realizado por investigadores de la Universidad de Innsbruck y la Academia de Ciencias de Austria, así como del Laboratorio Nacional del Gran Sasso y el Instituto de Ciencias Gran Sasso en Italia, muestra que los supersólidos ultrafríos pueden tener defectos, como análogos versátiles de los componentes internos. Estrellas de neutrones. Este enfoque innovador permite una exploración detallada del mecanismo de falla, incluida la dependencia de la calidad del supersólido. «Nuestra investigación establece un fuerte vínculo entre la mecánica cuántica y la astrofísica y proporciona una nueva perspectiva sobre la naturaleza intrínseca de las estrellas de neutrones», dice la primera autora Elena Poli. Los fallos proporcionan información valiosa sobre la estructura interna y la dinámica de las estrellas de neutrones. Al estudiar estos fenómenos, los científicos aprenden más sobre las propiedades de la materia en condiciones extremas.
«Esta investigación muestra una nueva manera de conocer 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», subraya Francesca Ferlino.
Referencia: «Fallos en supersólidos giratorios» por Elena Polley, Thomas Bland, Samuel J. M. White, Manfred J. Mark, Francesca Farlino, Silvia Trabucco y Massimo Manarelli, 29 de noviembre de 2023,
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