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El límite de las estrellas de neutrones masivas

Los astrónomos establecen el límite que pueden tener las estrellas de neutrones masivas

El límite de las estrellas de neutrones masivas
Ilustración del artista de dos estrellas de neutrones fusionadas. Los haces estrechos representan la ráfaga de rayos gamma mientras que la cuadrícula de espacio-tiempo ondulante indica las ondas gravitacionales isotrópicas que caracterizan la fusión. Las nubes de material que salen de las estrellas fusionadas son una posible fuente de luz que se ve a energías más bajas. Crédito de la imagen: National Science Foundation / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet

Por Matt Williams para Universe Today • 18 de enero de 2018


En febrero de 2016, los científicos que trabajaban en el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) hicieron historia cuando anunciaron la primera detección de ondas gravitacionales. Desde entonces, el estudio de las ondas gravitacionales ha avanzado considerablemente y ha abierto nuevas posibilidades para el estudio del Universo y las leyes que lo rigen.

Por ejemplo, un equipo de la Universidad de Frankurt am Main recientemente demostró cómo las ondas gravitacionales podrían usarse para determinar cómo pueden llegar las estrellas de neutrones masivas antes de colapsar en los agujeros negros. Esto sigue siendo un misterio ya que las estrellas de neutrones se descubrieron por primera vez en la década de 1960. Y con un límite de masa superior ahora establecido, los científicos podrán desarrollar una mejor comprensión de cómo se comporta la materia en condiciones extremas.

El estudio que describe sus hallazgos apareció recientemente en la revista científica The Astrophysical Journal Letters bajo el título "Uso de observaciones de ondas gravitacionales y relaciones casi universales para restringir la masa máxima de las estrellas de neutrones". El estudio fue dirigido por Luciano Rezzolla, la Cátedra de Astrofísica Teórica y el Director del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Frankfurt, con la asistencia de sus alumnos, Elias Most y Lukas Wei

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Las colisiones de estrellas de neutrones producen potentes explosiones de rayos gamma y elementos pesados ​​como el oro. Crédito de la imagen: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

Por el bien de su estudio, el equipo consideró observaciones recientes sobre el evento de ondas gravitacionales conocido como GW170817. Este evento, que tuvo lugar el 17 de agosto de 2017, fue la sexta onda gravitacional descubierta por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) y el Observatorio Virgo. A diferencia de eventos anteriores, este fue único en el sentido de que parecía ser causado por la colisión y la explosión de dos estrellas de neutrones.

Y mientras que otros eventos ocurrieron a distancias de alrededor de mil millones de años luz, GW170817 tuvo lugar a solo 130 millones de años luz de la Tierra, lo que permitió una rápida detección e investigación. Además, en base al modelado que se realizó meses después del evento (y utilizando los datos obtenidos por el Observatorio de rayos X Chandra), la colisión pareció haber dejado un agujero negro como remanente.

El equipo también adoptó un enfoque de "relaciones universales" para su estudio, que fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Frankfurt hace unos años. Este enfoque implica que todas las estrellas de neutrones tienen propiedades similares que pueden expresarse en términos de cantidades adimensionales. En combinación con los datos de GW, concluyeron que la masa máxima de estrellas de neutrones no giratorios no puede exceder 2,16 masas solares.

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Impresión del artista de las emisiones de ondas gravitatorias de una estrella colapsada. Crédito de la imagen: aktuelles.uni-frankfurt.de

Como explicó el profesor Rezzolla en un comunicado de prensa de la Universidad de Frankfurt:

"La belleza de la investigación teórica es que puede hacer predicciones. La teoría, sin embargo, necesita desesperadamente experimentos para reducir algunas de sus incertidumbres. Por lo tanto, es bastante notable que la observación de una única fusión binaria de estrellas de neutrones que se produjo a millones de años luz de distancia combinada con las relaciones universales descubiertas a través de nuestro trabajo teórico nos haya permitido resolver un enigma que ha visto tanta especulación en el pasado ".


Este estudio es un buen ejemplo de cómo la investigación teórica y experimental puede coincidir para producir mejores modelos y predicciones de anuncios. Unos días después de la publicación de su estudio, los grupos de investigación de EE. UU. Y Japón confirmaron de forma independiente los hallazgos. Del mismo modo, estos equipos de investigación confirmaron los hallazgos de los estudios utilizando diferentes enfoques y técnicas.

En el futuro, se espera que la astronomía de ondas gravitacionales observe muchos más eventos. Y con métodos mejorados y modelos más precisos a su disposición, es probable que los astrónomos aprendan aún más sobre las fuerzas más misteriosas y poderosas que operan en nuestro Universo.


Lecturas adicionales: Goethe University Frankfurt am Main, The Astrophysical Journal Letters


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