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El estudio de la velocidad del sonido ha revelado que las estrellas de neutrones pesadas tienen un manto rígido y un núcleo blando, mientras que las estrellas de neutrones ligeras tienen un manto blando y un núcleo rígido, como si se tratara de diferentes pralinés de chocolate. Crédito: Peter Kiefer y Luciano Rezzolla
Las estrellas de neutrones son objetos increíblemente compactos que pueden formarse tras la muerte de una estrella. Sin embargo, se sabe poco sobre su interior. Desde su descubrimiento, los científicos intentan descifrar su estructura.
Dado que apenas pueden reproducirse en la Tierra en un laboratorio, el mayor obstáculo es simular las severas circunstancias del interior de las estrellas de neutrones. Por ello, existen numerosos modelos en los que se definen diferentes atributos, como la temperatura y la densidad, mediante las llamadas ecuaciones de estado. Estas ecuaciones intentan caracterizar la estructura de las estrellas de neutrones desde la superficie estelar hasta el núcleo interno.
Ahora, los físicos de la Universidad Goethe de Fráncfort han conseguido añadir otras piezas cruciales al rompecabezas. Han desarrollado más de un millón de ecuaciones de estado que satisfacen las restricciones establecidas por los datos obtenidos de la física nuclear teórica, por un lado, y por las observaciones astronómicas, por otro.
Cuando evaluaron las ecuaciones de estado, los físicos descubrieron algo sorprendente: Las estrellas de neutrones "ligeras" (con masas inferiores a unas 1,7 masas solares) parecen tener un manto blando y un núcleo rígido, mientras que las estrellas de neutrones "pesadas" (con masas superiores a 1,7 masas solares) tienen en cambio un manto rígido y un núcleo blando.
El profesor Luciano Rezzolla afirmó: "Este resultado es muy interesante porque nos da una medida directa de lo compresible que puede ser el centro de las estrellas de neutrones. Las estrellas de neutrones se comportan un poco como los pralinés de chocolate: las estrellas ligeras se parecen a esos bombones con una avellana en el centro rodeada de chocolate blando, mientras que las estrellas pesadas pueden considerarse más como esos bombones en los que una capa dura contiene un relleno blando".
La velocidad del sonido es crucial para esta idea. Esta métrica cuantitativa, que depende de la rigidez o flexibilidad de la materia, describe la velocidad a la que se mueven las ondas sonoras en el interior de un objeto. En la Tierra se encuentran depósitos de petróleo y se explora el interior del planeta utilizando la velocidad del sonido.
Los científicos también podrían identificar otras características de las estrellas de neutrones, no descubiertas hasta ahora, modelando las ecuaciones de estado. Por ejemplo, lo más probable es que tengan un radio de sólo 12 kilómetros, independientemente de su masa. Tienen la misma circunferencia que Frankfurt.
El autor, el Dr. Christian Ecker, explica: "Nuestro amplio estudio numérico no sólo nos permite hacer predicciones sobre los radios y las masas máximas de las estrellas de neutrones, sino también establecer nuevos límites sobre su deformabilidad en sistemas binarios, es decir, la fuerza con la que se distorsionan mutuamente a través de sus campos gravitatorios. Estos conocimientos serán especialmente importantes para precisar la ecuación de estado desconocida con futuras observaciones astronómicas y detecciones de ondas gravitacionales procedentes de estrellas en fusión."
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