Un equipo internacional de científicos ha descubierto tres estrellas de neutrones excepcionalmente jóvenes y frías -entre diez y cien veces más frías que las de su misma edad-, unas características que no encaja en ninguno de los modelos propuestos hasta ahora.
El hallazgo ha sido posible gracias a los datos de las misiones XMM-Newton de la ESA y Chandra de la NASA.
Al comparar las propiedades de las tres estrellas con diferentes modelos de estrellas de neutrones, los científicos han llegado a la conclusión de que las bajas temperaturas de estas estrellas desafían alrededor del 75% de los modelos conocidos, las "ecuaciones de estado" que rigen las condiciones de las estrellas de neutrones y que tienen importantes implicaciones para las leyes fundamentales del Universo.
Las estrellas de neutrones son unos de los objetos más densos del Universo. Surgen de la última etapa de la evolución de una estrella supergigante cuando, al agotarse su combustible nuclear, el astro explota en una supernova.
Tras la explosión, el núcleo de la estrella se colapsa hasta alcanzar una densidad tan elevada que los protones y electrones se combinan para formar neutrones. De hecho, estas estrellas se llaman así por eso.
Lo que ocurre en el interior de una estrella de neutrones se describe mediante la llamada "ecuación de estado", un modelo teórico que describe qué procesos físicos pueden ocurrir en el interior de una estrella de neutrones. El problema es que los científicos aún no saben cuál de los cientos de posibles modelos de ecuación de estado es el correcto.
Aunque el comportamiento de cada estrella de neutrones puede depender de propiedades como su masa o su velocidad de giro, todas las estrellas de neutrones deben obedecer la misma ecuación de estado.
Demasiado frías
Pero al analizar los datos de las misiones XMM-Newton y Chandra, los científicos descubrieron tres estrellas de neutrones excepcionalmente jóvenes y frías, y al comparar sus propiedades con las tasas de enfriamiento predichas por distintos modelos, concluyeron que la existencia de estas tres rarezas descarta la mayoría de las ecuaciones de estado propuestas.
"La joven edad y la fría temperatura superficial de estas tres estrellas de neutrones sólo pueden explicarse invocando un mecanismo de enfriamiento rápido. Dado que el enfriamiento rápido sólo puede activarse mediante determinadas ecuaciones de estado, esto nos permite excluir una parte significativa de los posibles modelos", explica Nanda Rea, investigadora en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC) y directora de la investigación.
Descubrir la verdadera ecuación de estado de la estrella de neutrones también tiene importantes implicaciones para las leyes fundamentales del Universo.
Se sabe que los físicos aún no saben cómo unir la teoría de la relatividad general (que describe los efectos de la gravedad a gran escala) con la mecánica cuántica (que describe lo que ocurre a nivel de partículas). Las estrellas de neutrones son el mejor campo de pruebas para ello, ya que tienen densidades y gravitaciones muy superiores a todo lo que podemos crear en la Tierra.
Unir fuerzas para saber más
Al ser tan frías, las tres estrellas de neutrones son demasiado débiles para que la mayoría de los observatorios de rayos X puedan verlas.
"La extraordinaria sensibilidad de XMM-Newton y Chandra hizo posible no sólo detectar estas estrellas de neutrones, sino también recoger luz suficiente para determinar sus temperaturas y otras propiedades", explica Camille Diez, investigadora de la ESA que trabaja con los datos de XMM-Newton.
Estas mediciones fueron sólo el primer paso para poder averiguar lo que significan estas rarezas para la ecuación de estado de las estrellas de neutrones.
"La investigación sobre las estrellas de neutrones abarca muchas disciplinas científicas, desde la física de partículas hasta las ondas gravitacionales. El éxito de este trabajo demuestra lo fundamental que es el trabajo en equipo para avanzar en nuestra comprensión del Universo", concluye Nanda.
