Dentro de la corteza de las estrellas de neutrones, hay pasta nuclear; la substancia más extraña conocida del universo

Desde que fueron descubiertos por primera vez en la década de 1930, los científicos no han terminado de determinar de que están hechas las estrellas de neutrones. Estas estrellas, que son el resultado de una explosión de supernova, son las estrellas más pequeñas y más densas del Universo. Normalmente tienen un radio de unos 10 km, alrededor de 1.437 x 10^-5 veces el tamaño del Sol, y promedian entre 1.4 y 2.16 masas solares.

A esta densidad, que es la misma que la de los núcleos atómicos, una sola cucharadita de material de estrella de neutrones pesaría alrededor de 90 millones de toneladas métricas.

Ahora, un equipo de científicos ha realizado un estudio que indica que el material más fuerte conocido en el Universo, a lo que se refieren como “pasta nuclear”, existe en lo más profundo de la corteza de las estrellas de neutrones.

El estudio, titulado “Elasticidad de la pasta nuclear”, fue recientemente aceptado para su publicación en el Physical Review Letters. El estudio fue dirigido por Matt Caplan, un becario postdoctoral en el Instituto Espacial McGill (MSI), e incluyó miembros del Instituto Walter Burke de Física Teórica del Instituto de Tecnología de California y el Centro de Teoría Nuclear de la Universidad de Indiana.

En comparación con otras clases de estrellas (con la excepción de las hipotéticas estrellas de quarks y extrañas estrellas) las estrellas de neutrones son bastante únicas. Debido a su intensa gravedad (que causa que sus capas externas se congelen), las estrellas de neutrones son similares a la Tierra, ya que tienen una corteza sólida que rodea un núcleo interno líquido. Debajo de la corteza, la alta densidad causa la formación de material que tiene una estructura extraña.

En resumen, fuerzas competitivas entre los protones y los neutrones dentro de una estrella de neutrones hacen que el material se ensamble en formas extrañas, como cilindros largos o planos que comúnmente se conocen como “lasaña” y “spaghetti”, de ahí el apodo de “pasta nuclear”. Si bien es un fascinante tema de estudio, no se ha aprendido mucho sobre este material o sus misteriosas estructuras.

Para arrojar luz sobre esto, Caplan y sus colegas llevaron a cabo con éxito las más grandes simulaciones computacionales jamás realizadas de las cortezas de estrellas de neutrones, y su estudio fue el primero en describir cómo se rompen estas costras. Estas simulaciones, que consistieron en que Caplan y su equipo estiraron y deformaron la pasta nuclear para probar su resistencia, requirieron aproximadamente 2 millones de horas de tiempo de procesador.

A partir de esto, determinaron que sus formas únicas, combinadas con la densidad extrema dentro de las estrellas de neutrones, hacen que la pasta nuclear sea increíblemente rígida. De hecho, su fuerza incluso avergüenza a los materiales como el grafeno y los nanotubos de carbono. Esta información podría ayudar mucho a los astrónomos a dar sentido a sus observaciones sobre las estrellas de neutrones.

Y considerando el evento kilonova del año pasado, donde colisionaron dos estrellas de neutrones, estos resultados también podrían ayudar a los astrofísicos en la investigación de las ondas gravitacionales. El estudio incluso sugiere que las estrellas de neutrones podrían generar pequeñas cantidades de ondas gravitacionales por sí mismas. Como indicó Caplan, sabiendo más sobre cómo se comportan los materiales dentro de una estrella de neutrones, los científicos pueden arrojar nueva luz sobre la física inusual que tiene lugar dentro de ellos.

La capacidad de estudiar y modelar el interior de las estrellas de neutrones y las supernovas, sin mencionar la capacidad de detectar ondas gravitatorias, son parte de cómo la astronomía avanza a pasos agigantados.

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