6 de mayo de 2009

La corteza de las estrellas de neutrones sería diez mil millones de veces más dura que el acero

Imagen: LeRoy N. Sanchez, LANL

Una investigación realizada por el profesor Charles Horowitz, físico teórico de la Universidad de Indiana (UI) muestra que la corteza de las estrellas de neutrones es diez mil millones de veces más dura que el acero o que cualquier otra poderosa aleación de metales de la Tierra. Horowitz llegó a esta conclusión luego de realizar simulaciones de la dinámica molecular a gran escala en su Universidad y en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, en Nuevo México. La investigación se publica en la edición del 8 de mayo de Physical Review Letters.

Las estrellas de neutrones son estrellas moribundas que aparentemente no encajan en casi ninguna categoría. Son pequeñas y extremadamente densas; de aproximadamente 20 kilómetros de diámetro con masas sobre 1,4 veces la del Sol, lo que significa que, sobre la Tierra, una cucharada de la materia de la estrella de neutrones pesaría unas 100 millones de toneladas. También giran muy rápido, unas 700 veces por segundo. Y de acuerdo con un nuevo estudio, las estrellas de neutrones tienen otra cualidad de los superhéroes: su superficie externa es probable que sea 10 mil millones de veces más dura que el acero o cualquier otra aleación terrestre.

Las estrellas de neutrones son estrellas masivas que exhiben una gravedad extrema. Han colapsado una vez que sus núcleos cesaron la fusión nuclear y la producción de energía. Lo único más denso son los agujeros negros.

Los científicos quieren comprender la estructura de las estrellas de neutrones, en parte, debido a que las irregularidades superficiales, o montañas, de la corteza podrían irradiar ondas gravitatorias que a su vez crean ondas en el espacio-tiempo. Comprender cuán alta puede llegar a ser una montaña antes de colapsar por la gravedad de la estrella de neutrones, o estimar la presión de ruptura de la corteza, también tiene implicaciones para una mejor comprensión de las sacudidas estelares o llamaradas gigantes, conocidas como magnetares.

"Modelamos una pequeña región de la estrella de neutrones siguiendo el movimiento individual de hasta 12 millones de partículas", dijo Horowitz sobre el trabajo llevado a cabo por el Centro de Teoría Nuclear de la UI de la Oficina del Vicerrector de Investigación. "Entonces calculamos cómo se deforma la corteza y finalmente se rompe bajo el extremo peso de una montaña de estrella de neutrones".

Llevada a cabo en un gran clúster de computadoras del Laboratorio Nacional de Los Álamos y basada en versiones menores creadas para el hardware de computadora para dinámica molecular de la UI, las simulaciones identificaron que la corteza de una estrella de neutrones supera, en mucho, la dureza de cualquier material conocido en la Tierra.

La corteza podría ser tan dura que sería capaz de provocar ondas gravitatorias que podrían no sólo limitar los periodos de giro de algunas estrellas, sino que podrían también detectarse con telescopios de alta resolución llamados interferómetros, según encontró el modelo.

"El máximo tamaño posible para estas montañas depende de la presión de ruptura de la corteza de la estrella de neutrones", dijo Horowitz. "La gran presión de ruptura que encontramos debería soportar montañas en estrellas de neutrones de giro rápido lo bastante grandes para irradiar de forma efectiva ondas gravitatorias".

Debido a la intensa presión encontrada en las estrellas de neutrones, las fallas estructurales e impurezas que debilitan a cosas como las rocas o el acero es menos probable que afecten a los cristales que se forman durante la nucleosíntesis que tiene lugar para formar una estrella de neutrones. Compactada por la fuerza gravitatoria, la corteza puede soportar presiones de ruptura 10 mil millones de veces más de lo que soportaría el acero.

(jg) (mg)

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