Astrónomos detectan la estrella de neutrones más masiva jamás medida

Las estrellas de neutrones son los restos comprimidos de estrellas masivas que se han convertido en supernova. Los astrónomos de WVU formaron parte de un equipo de investigación que detectó la estrella de neutrones más masiva hasta la fecha. Crédito: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF).

Investigadores de la Universidad de West Virginia han ayudado a descubrir la estrella de neutrones más masiva hasta la fecha, un avance descubierto a través del telescopio Green Bank en el condado de Pocahontas. 

La estrella de neutrones, llamada J0740 + 6620, es un púlsar que gira rápidamente y acumula 2,17 veces la masa del sol (que es 333.000 veces la masa de la Tierra) en una esfera de solo 20-30 kilómetros, o aproximadamente 15 millas de ancho. Esta medición se acerca a los límites de lo masivo y compacto que puede llegar a ser un solo objeto sin aplastarse en un agujero negro. 

La estrella fue detectada aproximadamente a 4.600 años luz de la Tierra. Un año luz es aproximadamente seis trillones de millas, o 10 trillones de kilómetros. 

Estos hallazgos, del National Science Foundation-funded NANOGrav Physics Frontiers Center, se publicaron el 16 de septiembre en Nature Astronomy. 

Los autores del artículo incluyen a Duncan Lorimer , profesor de astronomía y decano asociado de investigación del Eberly College of Arts and Sciences; Profesor distinguido de física y astronomía de Eberly Maura McLaughlin; Nate Garver-Daniels, administrador del sistema en el Departamento de Física y Astronomía; y posdoctorados y ex alumnos Harsha Blumer, Paul Brook, Pete Gentile, Megan Jones y Michael Lam. 

Maura McLaughlin y Duncan Lorimer de WVU utilizan el Observatorio del Banco Verde para la investigación. Aquí, McLaughlin y Lorimer están parados encima del Telescopio Green Bank, que utilizaron para ayudar a detectar la estrella de neutrones más masiva de la historia. crédito: Scott Lituchy / Universidad de West Virginia.

El descubrimiento es uno de los muchos resultados fortuitos, dijo McLaughlin, que surgieron durante las observaciones de rutina tomadas como parte de una búsqueda de ondas gravitacionales. 

"En Green Bank, estamos tratando de detectar ondas gravitacionales de los púlsares", dijo. "Para hacer eso, necesitamos observar muchos púlsares de milisegundos, que son estrellas de neutrones que giran rápidamente. Este (el descubrimiento) no es un documento de detección de ondas gravitacionales, sino uno de los muchos resultados importantes que han surgido de nuestras observaciones". 

La masa del púlsar se midió a través de un fenómeno conocido como "retraso de Shapiro". En esencia, la gravedad de una estrella compañera enana blanca deforma el espacio que la rodea, de acuerdo con la teoría general de la relatividad de Einstein. Esto hace que los pulsos del púlsar viajen un poco más a medida que viajan a través del espacio-tiempo distorsionado alrededor de la enana blanca. Este retraso les dice la masa de la enana blanca, que a su vez proporciona una medición de masa de la estrella de neutrones. 

Las estrellas de neutrones son los restos comprimidos de estrellas masivas que se han convertido en supernova. Se crean cuando las estrellas gigantes mueren en supernovas y sus núcleos colapsan, con los protones y electrones fundiéndose entre sí para formar neutrones. 

El telescopio Robert C. Byrd Green Bank, un radiotelescopio de 100 metros de diámetro ubicado en Green Bank, West Verginia, EE. UU. Es el radiotelescopio totalmente orientable más grande del mundo. Crédito: Wikipedia.

Para visualizar la masa de la estrella de neutrones descubierta, un solo terrón de azúcar con valor de material de estrella de neutrones pesaría 100 millones de toneladas aquí en la Tierra, o casi lo mismo que toda la población humana. 

Si bien los astrónomos y físicos han estudiado estos objetos durante décadas, quedan muchos misterios sobre la naturaleza de sus interiores: ¿los neutrones triturados se vuelven "superfluidos" y fluyen libremente? ¿Se descomponen en una sopa de quarks subatómicos u otras partículas exóticas? ¿Cuál es el punto de inflexión cuando la gravedad vence a la materia y forma un agujero negro? 

"Estas estrellas son muy exóticas", dijo McLaughlin. "No sabemos de qué están hechos y una pregunta realmente importante es, '¿Cuánto de masiva puedes hacer una de estas estrellas?' Tiene implicaciones para el material muy exótico que simplemente no podemos crear en un laboratorio en la Tierra ". 

Los pulsares reciben su nombre debido a los haces gemelos de ondas de radio que emiten desde sus polos magnéticos. Estos rayos barren el espacio en forma de faro. Algunos rotan cientos de veces por segundo. 

Dado que los púlsares giran con una velocidad y regularidad tan fenomenal, los astrónomos pueden usarlos como el equivalente cósmico de los relojes atómicos. Tal cronometraje preciso ayuda a los astrónomos a estudiar la naturaleza del espacio-tiempo, medir las masas de los objetos estelares y mejorar su comprensión de la relatividad general. 

Fuente: Universidad de West Virginia,