¿De cuántas maneras se puede describir un objeto? Considere una manzana: con sólo mirarla se puede estimar fácilmente su peso, forma y color, pero no somos capaces de describirla en cualquier otro nivel, por ejemplo, para evaluar la composición química de su pulpa. Algo similar se aplica también a los objetos astronómicos: hasta el día de hoy uno de los retos que han enfrentado los científicos ha sido la descripción de las estrellas de neutrones a nivel de la física nuclear. De hecho, la materia de la que se componen estas estrellas es extremadamente compleja, para lo que se han propuesto varias ecuaciones de estado complicadas. Sin embargo, hasta la fecha no existe un acuerdo en cuanto a cuál es la correcta (o la mejor).
Ilustración de la estructura de una estrella de neutrones. Crédito: NASA’s Marshall Space Flight Center
Ahora, un estudio teórico realizado por SISSA (Escuela Internacional de Estudios Avanzados de Trieste), en colaboración con la Universidad de Atenas, ha demostrado que las estrellas de neutrones también se pueden describir en términos relativamente simples, mediante la observación de la estructura del espacio-tiempo que las rodea.
“Las estrellas de neutrones son objetos complejos debido a la materia de que están compuestas. Podemos imaginarlas como grandes núcleos atómicos con un radio de unos diez kilómetros”, explica Georgios Pappas, primer autor del estudio realizado en SISSA. “Una estrella de neutrones es lo que queda del colapso de una estrella masiva: la materia en su interior es extremadamente densa y básicamente consiste en neutrones”.
“La física nuclear, necesaria para comprender la naturaleza de la materia contenida en estos objetos astronómicos, por lo general hace que su descripción sea muy complicada y difícil de formular”, continúa Pappas. “Lo que hemos demostrado, mediante el uso de métodos numéricos, es que hay propiedades que pueden proporcionar, de una manera sencilla, una descripción de algunos aspectos de las estrellas de neutrones y del espacio-tiempo que las rodea, una descripción similar a la utilizada para los agujeros negros”.
Los agujeros negros son realmente objetos únicos, ya que han perdido toda la materia y sólo se componen de espacio y tiempo. Al igual que las estrellas de neutrones son el resultado del colapso de una estrella más grande (en este caso, mucho más grande que las estrellas que dan lugar a las estrellas de neutrones). “Se les considera los objetos más perfectos del Universo y la expresión ‘sin pelo’ acuñada por John Archibald Wheeler para indicar su simplicidad se ha hecho famosa. Según nuestros cálculos, las estrellas de neutrones pueden ser representadas de una manera muy similar”.
Los científicos utilizan “momentos multipolares” como parámetros para describir objetos. Los momentos necesarios para describir un agujero negro son dos, masa y momento angular (la velocidad a la que gira alrededor de su eje). Para las estrellas de neutrones son necesarios tres momentos: masa, momento angular y momento cuadripolar, un coeficiente que describe la deformación del objeto producida por su rotación.
“Nuestros cálculos revelaron dos hallazgos inesperados. En primer lugar, hemos descubierto que estos tres parámetros son suficientes, ya que los momentos de nivel superior no son independientes y se pueden derivar de los primeros tres”, explica Pappas. “El segundo hallazgo sorprendente es que la descripción en base a estos parámetros es independiente de la ecuación de la ecuación de estado, o mejor dicho, que ni siquiera necesitamos saber cual es la ecuación de estado”.
En la práctica , podemos tener una descripción de una estrella de neutrones que es independiente de la materia que la forma”. Esto tiene repercusiones importantes”, añade Pappas. “De hecho, mediante el uso de los datos obtenidos con las observaciones astrofísicas – por ejemplo, la radiación emitida por una estrella de neutrones, o información acerca de los objetos que gravitan alrededor de la estrella u otra información – podemos reconstruir las características de una estrella de neutrones” .
Artículo científico: George Pappas and Theocharis A. Apostolatos.Effectively universal behavior of rotating neutron stars in general relativity makes them even simpler than their Newtonian counterparts. Phys. Rev. Lett., 2014.
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