Un objeto relativamente pequeño y denso envuelto en una nube de sus propios restos que explotó a solo unos miles de años luz de distancia está desafiando nuestra comprensión de la física estelar.
Según todos los informes, parece ser una estrella de neutrones, aunque es inusual en eso. Con solo el 77 por ciento de la masa del Sol, es la masa más baja jamás medida para un objeto de este tipo.
Previamentela estrella de neutrones más ligera jamás medida registró 1,17 veces la masa del Sol.
Este descubrimiento más reciente no es solo más pequeño, es significativamente más bajo que la masa mínima de estrella de neutrones predicha por la teoría. Esto sugiere que hay alguna brecha en nuestra comprensión de estos objetos ultradensos… o lo que estamos viendo no es una estrella de neutrones en absoluto, sino un objeto peculiar, nunca antes visto, conocido como estrella ‘extraña’.
Las estrellas de neutrones se encuentran entre los objetos más densos de todo el Universo. Son lo que queda después de que una estrella masiva entre 8 y 30 veces la masa del Sol haya llegado al final de su vida. Cuando la estrella se queda sin material para fusionarse en su núcleo, se convierte en supernova, expulsando sus capas exteriores de material al espacio.
Ya no soportado por la presión externa de la fusión, el núcleo colapsa sobre sí mismo para formar un objeto tan denso que los núcleos atómicos se aplastan y los electrones se ven obligados a intimar con los protones el tiempo suficiente para que se transformen en neutrones.
La mayoría de estos objetos compactos tienen alrededor de 1,4 veces la masa del Sol, aunque la teoría dice que podrían variar desde algo tan masivo como alrededor de 2,3 masas solares, hasta solo 1,1 masas solares. Todo esto empacado dentro de una esfera simplemente empaquetada en una esfera de solo 20 kilómetros (12 millas) de ancho, lo que hace que cada cucharadita de material de estrella de neutrones pese en algún lugar entre 10 millones
Las estrellas con masas más altas y más bajas que las estrellas de neutrones también pueden convertirse en objetos densos. Las estrellas más pesadas se convierten en agujeros negros. Las estrellas más ligeras se convierten en enanas blancas, menos densas que las estrellas de neutrones, con un límite de masa superior de 1,4 masas solares, aunque todavía bastante compactas. Este es el destino final de nuestro propio Sol.
La estrella de neutrones objeto de este estudio se encuentra en el centro de un remanente de supernova llamado HESS J1731-347que previamente había sido calculado para sentarse más de 10.000 años luz de distancia. Sin embargo, una de las dificultades en el estudio de las estrellas de neutrones radica en las mediciones de distancia mal restringidas. Sin una distancia precisa, es difícil obtener medidas precisas de las demás características de una estrella.
Recientemente, se descubrió una segunda estrella ópticamente brillante al acecho en HESS J1731-347. A partir de esto, utilizando datos de la encuesta de mapeo de Gaia, un equipo de astrónomos dirigido por Victor Doroshenko de la Universidad Eberhard Karls de Tübingen en Alemania pudo recalcular la distancia a HESS J1731-347 y descubrió que está mucho más cerca de lo que se pensaba, alrededor de 8150 años luz de distancia.
Esto significa que era necesario refinar las estimaciones previas de las otras características de la estrella de neutrones, incluida su masa. En combinación con las observaciones de la luz de rayos X emitida por la estrella de neutrones (inconsistente con la radiación X de una enana blanca), Doroshenko y sus colegas pudieron refinar su radio a 10,4 kilómetros, y su masa a un 0,77 solar absolutamente asombrosamente bajo. masas.
Esto significa que en realidad podría no ser una estrella de neutrones como la conocemos, sino un objeto hipotético aún no identificado positivamente en la naturaleza.
“Nuestra estimación de masa hace que el objeto compacto central en HESS J1731-347 sea la estrella de neutrones más ligera conocida hasta la fecha, y potencialmente un objeto más exótico, es decir, un candidato a ‘estrella extraña'”. los investigadores escriben en su artículo.
Según la teoría, una estrella extraña se parece mucho a una estrella de neutrones, pero contiene una mayor proporción de partículas fundamentales llamadas quarks extraños. Los quarks son partículas subatómicas fundamentales que se combinan para formar partículas compuestas como protones y neutrones. Los quarks vienen en seis tipos o sabores diferentes, llamados arriba, abajo, encanto, extraño, superior e inferior. Los protones y los neutrones están formados por quarks arriba y abajo.
La teoría sugiere que, en el entorno extremadamente comprimido dentro de una estrella de neutrones, las partículas subatómicas se descomponen en sus quarks constituyentes. Bajo este modelo, las estrellas extrañas están hechas de materia que consiste en proporciones iguales de quarks up, down y strange.
Las estrellas extrañas deberían formarse bajo masas lo suficientemente grandes como para realmente presionarlas, pero dado que el libro de reglas para las estrellas de neutrones desaparece cuando se involucran suficientes quarks, esencialmente tampoco hay un límite inferior. Lo que significa que no podemos descartar la posibilidad de que esta estrella de neutrones sea, en efecto, una estrella extraña.
Esto sería extremadamente genial; Los físicos han estado buscando materia de quarks y materia de quarks extraños durante décadas. Sin embargo, si bien una estrella extraña es ciertamente posible, la mayor probabilidad es que lo que estamos viendo sea una estrella de neutrones, y eso también es extremadamente genial.
“Las restricciones obtenidas sobre la masa y el radio siguen siendo totalmente consistentes con una interpretación estándar de una estrella de neutrones y pueden usarse para mejorar las restricciones astrofísicas en la ecuación del estado de la materia fría y densa bajo esta suposición”. los investigadores escriben.
“Una estrella de neutrones tan ligera, independientemente de la composición interna asumida, parece ser un objeto muy intrigante desde una perspectiva astrofísica”.
Es un desafío determinar cómo se pudo haber formado una estrella de neutrones tan ligera con nuestros modelos actuales. Entonces, sea lo que sea que esté hecho, el objeto denso en el corazón de HESS J1731-347 tendrá algo que enseñarnos sobre las misteriosas vidas futuras de las estrellas masivas.
La investigación del equipo ha sido publicada en Naturaleza Astronomía.