Este púlsar ‘Black Widow’ es la estrella de neutrones más masiva hasta la fecha

Una de las estrellas más extremas de la Vía Láctea se está emocionando aún más.

Los científicos midieron la masa de una estrella de neutrones llamada PSR J0952-0607 y descubrieron que es la estrella de neutrones más masiva descubierta hasta el momento, con 2,35 veces la masa del Sol.

De ser cierto, esto está muy cerca de la masa máxima teórica de alrededor de 2,3 masas solares para las estrellas de neutrones, que es un excelente laboratorio para estudiar estas estrellas ultradensas en lo que creemos que están al borde del colapso, con la esperanza de una mejor. comprensión. El estado de una cantidad impar del material del que está hecho.

“Sabemos aproximadamente cómo se comporta la materia en la densidad nuclear, como lo hace en el núcleo de un átomo de uranio”, dijo el astrofísico Alex Filippenko de la Universidad de California, Berkeley.

“Una estrella de neutrones es como un núcleo gigante, pero cuando tienes una masa solar y media de esa materia, que son aproximadamente 500.000 masas terrestres de núcleos, todos pegados entre sí, no está del todo claro cómo se comportarán”.

Las estrellas de neutrones son los núcleos colapsados ​​de estrellas masivas que tenían una masa entre 8 y 30 veces la masa del Sol, antes de que la supernova explotara y arrojara la mayor parte de su masa al espacio.

Estos núcleos, que tienden a tener aproximadamente 1,5 veces la masa del Sol, se encuentran entre los objetos más densos del universo. Lo único más denso es un agujero negro.

Su masa está empaquetada en una bola de 20 kilómetros (12 millas) o más de ancho; A esta densidad, los protones y los electrones pueden combinarse para formar neutrones. Lo único que impide que esta bola de neutrones colapse en un agujero negro es la fuerza que necesitaría para ocupar los mismos estados cuánticos, que se describe como la presión de degeneración.

En cierto modo, esto significa que las estrellas de neutrones se comportan como núcleos atómicos masivos. Pero es difícil decir qué sucede en este punto de inflexión, ya que los neutrones forman estructuras extrañas o se transforman en un revoltijo de partículas más pequeñas.

PSR J0952-0607 fue de hecho una de las estrellas de neutrones más emocionantes de la Vía Láctea. Es lo que se conoce como púlsar, una estrella de neutrones que gira muy rápidamente, con chorros de radiación que se liberan de los polos. A medida que la estrella gira, estos polos pasan a través del observador (nosotros) a la manera de un faro cósmico, de modo que la estrella parece estar pulsando.

Estas estrellas pueden ser increíblemente rápidas, girando en escalas de milisegundos. PSR J0952-0607 es el segundo púlsar más rápido de la Vía Láctea, girando a una velocidad asombrosa de 707 veces por segundo. (El más rápido es un poco más rápido, con una velocidad de giro de 716 veces por segundo).

También es lo que se conoce como púlsar de “viuda negra”. La estrella está en una órbita cercana con una compañera binaria, tan cerca que el campo gravitacional masivo extrae material de la estrella compañera. Este material forma un disco de acreción que orbita y se alimenta de la estrella de neutrones, como el agua circulando por un desagüe. El momento angular se transfiere del disco de acreción a la estrella, aumentando su velocidad de rotación.

Un equipo dirigido por el astrofísico Roger Romani de la Universidad de Stanford quería comprender mejor cómo encaja PSR J0952-0607 en la línea de tiempo de este proceso. La estrella binaria es de tamaño pequeño, menos del 10% de la masa del Sol. El equipo de investigación realizó estudios cuidadosos del sistema y su órbita y utilizó esa información para obtener una medición nueva y precisa del púlsar.

Sus cálculos arrojaron un resultado de 2,35 veces la masa del Sol, que son 0,17 masas solares. Suponiendo que una estrella de neutrones estándar comience con una masa de aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol, esto significa que PSR J0952-0607 podría inflamarse hasta el valor total de la materia del Sol desde su compañero binario. El equipo dice que esta es información realmente importante sobre las estrellas de neutrones.

“Esto proporciona algunas de las restricciones más fuertes sobre la propiedad de la materia en muchas veces la densidad observada en los núcleos atómicos. De hecho, muchos modelos comunes de física de la materia densa han sido descartados por este resultado”, explicó Romani.

“La alta masa máxima de las estrellas de neutrones sugiere que son una mezcla de núcleos y quarks que se derriten hacia arriba y hacia abajo hasta el núcleo. Esto excluye muchos de los estados propuestos de la materia, especialmente aquellos con una configuración interna extraña”.

El sistema binario también muestra un mecanismo por el cual los púlsares aislados, sin compañeros binarios, pueden tener velocidades de rotación de milisegundos. El compañero J0952-0607 casi se ha ido; Una vez devorado por completo, el púlsar (si no se inclina por encima del límite superior de masa y colapsa aún más en el agujero negro) mantendrá su velocidad de rotación increíblemente rápida durante algún tiempo.

Y estaría sola, como todos los demás púlsares de milisegundos solitarios.

“A medida que la estrella compañera evoluciona y comienza a transformarse en una gigante roja, el material se filtra en la estrella de neutrones y orbita alrededor de la estrella de neutrones. A través del giro, ahora es increíblemente energético y un viento de partículas comienza a salir de la estrella”. “Estrella de neutrones. Entonces ese viento golpea la estrella. La estrella donante comienza a despojarse de materia, y con el tiempo, la masa de la estrella donante disminuye a la masa de un planeta, y si pasa más tiempo, desaparece por completo”.

“Entonces, así es como se pueden formar los púlsares de milisegundos. No estaban solos al principio, tenían que estar en un par binario, pero gradualmente se evaporaron lejos de sus compañeros y ahora están aislados”.

La búsqueda fue publicada en Cartas de revistas astrofísicas.

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