Nuevo límite en el tamaño de las estrellas de neutrones

Nuevo límite en el tamaño de las estrellas de neutrones

¿Qué tan grande es una estrella de neutrones? Las estimaciones anteriores oscilaron entre 8 y 16 km. Astrofísica de la Universidad de Frankfurt. Goethe definió los indicadores con una precisión de 1,5 km. Para esto, utilizaron un enfoque estadístico complejo basado en datos de medición de ondas gravitacionales.

Las estrellas de neutrones son los objetos más densos del Universo, cuya masa supera la solar, pero su tamaño se compacta en una esfera cuyo diámetro converge con los parámetros de la ciudad de Frankfurt. Pero esto es sólo una estimación aproximada. Durante más de 40 años, la determinación del tamaño de las estrellas de neutrones siguió siendo inexacta.

Una contribución importante para resolver el rompecabezas se realizó mediante la detección de ondas gravitacionales de la fusión de estrellas de neutrones (GW170817). Estos datos se utilizaron para determinar la masa máxima de estrellas de neutrones antes de que se colapsen en agujeros negros. Luego resultó establecer restricciones más estrictas con respecto al tamaño de las estrellas de neutrones.

Nuevo límite en el tamaño de las estrellas de neutrones

El rango de tamaño de una estrella de neutrones típica en comparación con la ciudad de Frankfurt

La ecuación de estado que describe la materia dentro de las estrellas de neutrones es desconocida. Por lo tanto, los físicos decidieron elegir métodos estadísticos para determinar los parámetros de las estrellas de neutrones dentro de límites estrechos. Para establecer los valores, tuvimos que calcular más de 2 mil millones de modelos teóricos de estrellas de neutrones, resolviendo la ecuación de Einstein, que describe el equilibrio de las estrellas relativistas. A continuación, este conjunto de datos se combinó con las restricciones de la onda gravitacional en GW170817. Como resultado, el radio de una estrella de neutrones típica alcanza 12-13.5 km. También es importante tener en cuenta un matiz. Es posible que en las densidades superluminales, la materia cambie bruscamente sus propiedades y sufra una "transición de fase". Se parece al efecto del agua, que se congela y se vuelve sólida. En este caso, la materia en la segunda estrella de neutrones se convierte en un quark, por lo que la estrella tendrá la misma masa, pero será más compacta.

Pero tales estrellas gemelas siguen siendo estadísticamente raras y no pueden deformarse severamente durante una fusión. Esta salida le permite excluir objetos potencialmente compactos. Las futuras observaciones gravitacionales mostrarán si las estrellas de neutrones tienen gemelos exóticos.

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