Los astrónomos han detectado lo que podría ser la estrella de neutrones más masiva hasta la fecha


Los astrónomos han identificado lo que podría ser la estrella de neutrones más masiva hasta la fecha.

Es un púlsar, llamado J0740 + 6620, y las discrepancias en el tiempo de sus pulsos han permitido calcular su masa a 2,14 veces la del Sol, empaquetada en una estrella de solo 30 kilómetros (19 millas) de diámetro.

Para poner eso en perspectiva, el Sol tiene un diámetro de 1.391 millones de km (~ 864,000 millas).

Estas mediciones hacen que J0740 + 6620 sea la primera estrella de neutrones sobre 2 masas solares medidas dentro del Intervalo de confianza del 68 por ciento, y acercarlo al límite superior de la estrella de neutrones giratoria de 2,3 masas solares calculado el año pasado Residencia en onda gravitacional astronomía.

Y eso podría acercarnos a comprender los límites superiores de estos objetos extremos.

Las estrellas de neutrones se forman a partir de estrellas que comienzan entre 8 y 30 veces

La masa del sol. A medida que mueren, estas estrellas expulsan su material exterior al espacio a través de una serie de explosiones termonucleares, fusionando hasta el último trozo de material disponible en sus núcleos restantes.

Una vez que el núcleo se ha quemado completamente en hierro, la presión que lo mantiene cae y el núcleo se colapsa, empacando los neutrones hasta que ocupen el espacio más pequeño posible. El objeto resultante tiene la densidad equivalente a un núcleo atómico.

Esto es similar al proceso que produce un calabozo, que ocurre con objetos más masivos; sin embargo, no se detectó ningún agujero negro debajo 5 masas solares.

Lo que ocurre entre el límite superior de la estrella de neutrones y el límite inferior del agujero negro sigue siendo un misterio, pero uno en el que las estrellas de neutrones masivas podrían arrojar algo de luz.

La forma en que los astrónomos calcularon la masa de J0740 + 6620 es realmente inteligente, y depende mucho de las propiedades y la orientación de la estrella desde la Tierra.

J0740 + 6620, ubicado a unos 4.500 años luz de distancia, es un púlsar de milisegundos. Eso significa que está girando increíblemente rápido, y está en ángulo de tal manera que haces de ondas de radio brillantes que disparan desde sus polos magnéticos barren la Tierra en cada rotación, en escalas de milisegundos. (Esto es lo que suena transcrito en audio.)

La regularidad de estos pulsos se puede usar para una variedad de aplicaciones, pero cuando muestran irregularidades leves, eso también puede ser realmente revelador.

El púlsar está en un sistema binario con una enana blanca, y eso nos lleva a la segunda pieza del rompecabezas: el sistema está de punta a la Tierra, de modo que la enana blanca pasa entre nosotros y el púlsar, lo que se llama tránsito .

La forma en que la gravedad de la enana blanca interrumpe ligeramente la regularidad de los pulsos es cómo un equipo de astrónomos dirigido por Thankful Cromartie, del Observatorio Nacional de Radioastronomía de la Universidad de Virginia, midió la masa del púlsar.

retraso shapiro(Yukterez / Wikimedia Commons)

Esta interrupción se llama Retardo de tiempo de Shapiro (animada arriba), y ocurre cuando la trayectoria de la luz del púlsar es doblada por la gravedad de la enana blanca, lo que hace que demore un poco más en viajar a la Tierra cuando la enana blanca pasa entre nosotros y el púlsar. Y queremos decir un poco: la diferencia es solo 10 millonésimas de segundo.

Cromartie y su equipo combinaron cinco años de datos de encuestas con dos campañas de observación dedicadas, y pudieron determinar el momento preciso de la demora. Esto les permitió calcular cuánto la gravedad de la enana blanca estaba doblando el espacio-tiempo, lo que a su vez les permitió inferir la masa de la enana blanca.

Una vez que se conoce la masa de un objeto en un sistema binario, calcular la masa del otro objeto es un proceso sencillo: devolver una masa de 2.14 + 0.10−0.09 M⊙ dentro del intervalo de credibilidad del 68.3 por ciento.

En realidad no sabemos qué tan masiva puede ser una estrella de neutrones. La cifra comúnmente citada es de 3 masas solares, pero la verdad es que no se han detectado más de 2.5 masas solares.

La estrella de neutrones más masiva podría ser PSR J2215 + 5135, un púlsar con una masa estimada de 2.27 masas solares, medida con líneas de magnesio; o PSR B1957 + 20, con una masa estimada de hasta 2,4 masas solares, basada en la velocidad radial inferida de los espectros. Ambos métodos, anotó el equipo, son menos confiables que la precisión que ofrece la temporización de radio.

También está el poco menos masivo PSR J0348 + 0432, registrando a 2.01 masas solares, también calculadas usando el retraso de tiempo de Shapiro.

Ya sea que este último púlsar sea o no la estrella de neutrones más masiva hasta el momento, la investigación seguramente nos enseñará más sobre estas estrellas enigmáticas.

"Las estrellas de neutrones son tan misteriosas como fascinantes" Dijo Cromartie.

"Estos objetos del tamaño de una ciudad son esencialmente núcleos atómicos descomunales. Son tan masivos que sus interiores adquieren propiedades extrañas. Encontrar la masa máxima que la física y la naturaleza permitirán puede enseñarnos mucho sobre este reino inaccesible en astrofísica".

La investigación ha sido publicada en Astronomía de la naturaleza.

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