La materia extraña en las estrellas de neutrones

Una estrella de neutrones, como su nombre indica, está compuesta principalmente de neutrones, sin embargo, también presenta otros tipos de partículas como protones y electrones, y piones y kaones. Neutrones y protones son bariones formados por quarks de la primera generación, abajo (d) y arriba (u), igual que los piones, que son mesones. Sin embargo, los kaones son mesones formados por un quark extraño (s), de segunda generación, y un quark de la primera. ¿Cómo influyen los kaones? Por lo que dicen los especialistas, poco. Si contienen kaones, ¿también contienen las estrellas de neutrones hiperones? Los hiperones son bariones formados por al menos un quark extraño. ¿Cómo influirían los hiperones? Por lo que parece su influencia sería grande, reduciría la masa máxima posible para una estrella de neutrones. En teoría una estrella de neutrones formada sólo por nucleones y leptones (neutrones, protones y electrones) podría tener una masa que superara 2 masas solares (Ms), hasta 2,3 Ms. Sin embargo, no se conocen estrellas de neutrones tan pesadas. Las más pesadas tienen una masa del orden de 1,44 Ms; la estrella de neutrones más pesada cuya masa se conoce con certeza es la que forma parte del púlsar Hulse-Taylor, con una masa M=1,4414 ± 0,0002 Ms. Estrellas de neutrones aparentemente más pesadas tienen una masa cuya determinación está sujeta a dudas. Más aún, desde que la masa de la que forma parte del púlsar PSR J0751+1807 se redujo de 2,1 ± 0,2 Ms a solamente 1,27 ± 0,13 Ms tras un cálculo más preciso. Excepciones como la masa de la estrella de neutrones del púlsar PSR J1903+0327 que tiene una masa de 1,67 ± 0.01 Ms están actualmente sujetas a duda. Los modelos teóricos que consideran la posibilidad de que las estrellas de neutrones contengan una fase de materia hiperónica (formada por hiperones) indican un límite teórico para su masa del orden de 1,7 Ms, e incluso si los hiperones interactúan fuertemente entre sí de sólo 1,47 Ms. Sorprende que esta última cifra coincida con el límite observado experimentalmente para este tipo de estrellas, el límite que se conoce con seguridad, ya que hay candidatos de mayor masa. Nos lo cuentan en dos artículos de Jurgen Schaffner-Bielich y sus colaboradores, en concreto J. Schaffner-Bielich, “Strangeness in Compact Stars,” ArXiv, 8 Feb 2010, y Tillmann Boeckel et al., “Strangeness in Astrophysics and Cosmology,” ArXiv, 9 Feb 2010.

Es realmente curioso. Por un lado nos dicen que las estrellas de quarks o estrellas de materia extraña, la materia aparentemente más estable, tienen una masa crítica mayor de 2 masas solares y por otro nos dicen que las estrellas de neutrones que podrían tener una masa crítica de más de 2 masas solares, en realidad tienen una masa crítica mucho menor debido a que también contienen materia extraña. No sé a tí, a mí, un sábado por la noche, me resulta curioso.

1 Comentario

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PatrickPatrick

La verdad es que me ha alegrado bastante esta publicación. Soy estudiante de instituto y en breve, poco menos de 3 meses, comenzaré un grado de física.
Me entusiasma la astrofísica, principalmente las conjeturas sobre cuerpos celestes como estrellas de neutrones, interacciones en sistemas binários y la acreción de masa. Siempre voy en busca de información, y ver que hay gente que se preocupa por divulgar información me ha entusiasmado.

Gracias por alegrarme la noche! Saludos

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