El ciclo de vida de una estrella de neutrones

Ver lección completa en: https://ed.ted.com/lessons/the-life-cycle-of-a-neutron-star-david-lunney

Una vez cada siglo una estrella masiva, en algún lugar de nuestra galaxia, se queda sin combustible. Esto pasa después de que millones de años de calor y presión colapsa bajo su presión gravitacional y explota creando una supernova. La muerte de esa estrella es el nacimiento de una estrella de neutrones: Uno de los objetos más densos en el universo. David Lunney explora qué es exactamente una estrella de neutrones.

Lección por David Lunney, dirigido por JodyPrody.

Una vez cada siglo,

una estrella masiva
en algún lugar de nuestra galaxia

se queda sin combustible.

Esto sucede después de que
millones de años de calor y presión

hayan fundido el hidrógeno de la estrella

en elementos más pesados como
helio, carbono, nitrógeno hasta hierro.

Ya no es capaz de producir suficiente
energía para mantener su estructura,

se derrumba bajo su propia presión
gravitacional y explota en una supernova.

La estrella dispara la mayoría
de sus entrañas al espacio,

sembrando la galaxia
con elementos pesados.

Pero lo que deja atrás esta cataclísmica
erupción podría ser aún más notable:

Una bola de materia tan densa
que los electrones atómicos

colapsan de sus órbitas cuánticas hacia
las profundidades de los núcleos atómicos.

La muerte de esa estrella es el nacimiento
de una estrella de neutrones:

uno de los objetos más densos
conocidos en el universo,

y un laboratorio para la extraña física
de la materia supercondensada.

Pero, ¿qué es una estrella de neutrones?

Piensa en una bola compacta
en cuyo interior protones y electrones

se fusionan en neutrones y forman un
líquido sin fricción llamado superfluido

rodeado por una corteza.

Este material es increíblemente denso.

El equivalente a la masa de un barco
de contenedores completamente cargados

apretados en un cabello humano,

o la masa del Everest
en un espacio de un cubo de azúcar.

Más profundo en la corteza, el superfluido
de neutrones forma diferentes fases

que los físicos llaman "pasta nuclear",

porque apretado se parece a
las formas de lasaña y espaguetis.

Los precursores masivos de
las estrellas de neutrones a menudo giran.

Cuando se derrumban,

las estrellas que tienen
millones de km de ancho,

se comprimen hasta ser estrellas de
neutrones de solo unos 25 km de diámetro.

Pero el momento angular original
de la estrella se conserva.

Así que por la misma razón
que el giro de un patinador se acelera

cuando lo lleva a sus brazos,

la estrella de neutrones gira
mucho más rápidamente que su padre.

La estrella de neutrones más rápida
rota a más de 700 veces por segundo,

lo que significa que un punto
en su superficie gira a través del espacio

a más de un quinto de
la velocidad de la luz.

Las estrellas de neutrones también tienen
el campo magnético más fuerte conocido.

Esta concentración magnética
forma vórtices

que irradian haces
desde los polos magnéticos.

Como los polos no siempre están alineados
con el eje de rotación de la estrella,

las vigas giran como faros,

que parecen parpadear
cuando se ven desde la Tierra.

Se llaman pulsares.

La detección de una de
estas tentadoras señales parpadeantes

por la astrofísica Jocelyn Bell en 1967

fue, de hecho, la forma cómo descubrimos
indirectamente estrellas de neutrones

La rotación feroz de una estrella
de neutrones envejecida disminuye

durante un período de
miles de millones de años.

A medida que irradia su energía en forma
de ondas electromagnéticas y de gravedad.

Pero no todas las estrellas de neutrones
desaparecen tan silenciosamente.

Por ejemplo,
hemos observado sistemas binarios,

donde una estrella de neutrones
coorbita otra estrella.

Una estrella de neutrones puede
alimentarse de un compañero más ligero,

engulléndole en su atmósfera más holgada

antes de finalmente colapsar de forma
catastrófica en un agujero negro.

Mientras que muchas estrellas existen
como sistemas binarios,

solo un pequeño porcentaje de ellas acaban
siendo binarias de estrella de neutrones,

donde dos estrellas de neutrones
se rodean en un vals

condenado a acabar siendo una fusión.

Cuando finalmente chocan, envían ondas
de gravedad a través del espacio-tiempo

como ondas por una piedra arrojada
a un lago tranquilo.

La Teoría de la relatividad general
de Einstein.

predijo este fenómeno hace más de
100 años, pero no se verificó directamente

hasta 2017,

cuando observatorios de
ondas gravitacionales LIGO y VIRGO

observaron una colisión
de estrella de neutrones.

Otros telescopios captaron un estallido
de rayos gamma y un destello de luz,

y, más tarde, radiografías y señales
de radio, todas del mismo impacto.

Se convirtió en el evento más estudiado
en la historia de la astronomía.

Dio un tesoro de datos,

que ayudó a precisar
la velocidad de la gravedad,

reforzar teorías importantes
en astrofísica,

y proporcionar evidencia del origen de
elementos pesados como oro y platino.

Las estrellas de neutrones aún
no han abandonado todos sus secretos.

LIGO y VIRGO se están actualizando
para detectar más colisiones.

Eso nos ayudará a aprender

que la espectacular desaparición de estos
imanes densos, pulsantes y giratorios

nos puede contar sobre el universo.