Evidencia de que hay volcanes en las estrellas de neutrones

 Evidencia de que hay volcanes en las estrellas de neutrones. La repentina desaceleración de una estrella muerta observada en 2020 pudo ser causada por una ruptura volcánica en la superficie que arrojó un "viento" de partículas masivas al espacio

El 5 de octubre de 2020, el cadáver en rápida rotación de una estrella muerta hace mucho tiempo, a unos 30.000 años luz de la Tierra, cambió de velocidad. En un instante cósmico, su giro se ralentizó. Pocos días después, comenzó a emitir ondas de radio.

Gracias a mediciones de telescopios orbitales especializados, el astrofísico de la Universidad Rice Matthew Baring y sus colegas han podido probar una nueva teoría sobre una posible causa de la rara desaceleración abrupta de SGR 1935+2154, un tipo de estrella de neutrones altamente magnética conocida como magnetar.

Montañas de fracciones de milímetro de altura en las estrellas de neutrones

 El modelo interno de una estrella de neutrones. Crédito: William Crochot – http://science.nasa.gov/newhome/headlines/sgr_slides/N_sctn2.jpg.

Nuevos modelos de estrellas de neutrones muestran que sus montañas más altas puede que solo tengan fracciones de milímetros de altura, debido a la enorme gravedad presente en estos objetos ultradensos.

Las estrellas de neutrones se encuentran entre los objetos más densos del Universo: pesan tanto como el Sol pero solo tienen un diámetro de 10 km, la extensión de una ciudad grande. Debido a que son tan compactas, ejercen una enorme fuera de atracción con su gravedad, superior mil millones de veces a la de la Tierra. Esto comprime cualquier estructura que pueda haber en la superficie hasta dimensiones minúsculas, convirtiéndola en una esfera casi perfecta.

El violento nacimiento de las estrellas de neutrones

de Max-Planck-Institute für Astrophysik

Un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Astrofísica realizó la simulación por computadora más cara y elaborada hasta la fecha para estudiar la formación de estrellas de neutrones en el centro de estrellas en colapso, con una precisión sin precedentes. Estos primeros modelos tridimensionales con un tratamiento detallado de todos los efectos físicos importantes confirman que se producen movimientos espirales y derrames altamente asimétricos cuando la materia estelar se precipita hacia el centro. Los resultados de las simulaciones apoyarían, pues, percepciones básicas de los procesos dinámicos que están involucrados cuando una estrella explota como supernova.

Una población escondida de exóticas estrellas de neutrones

de Chandra X-ray Observatory
SGR 0418 es un magnetar, un tipo de estrella de neutrones que tiene un ritmo de giro relativamente bajo y que genera explosiones ocasionales de rayos X. La única fuente plausible para la energía emitida en estas explosiones es la energía magnética almacenada en la estrella. La mayoría de magnetares tienen campos magnéticos extremadamente intensos en su superficie, de diez a mil veces más potentes que el de una estrella de neutrones promedio. Nuevos datos muestran que SGR 0418 no encaja en ese patrón.

El descubrimiento de dos tipos de estrellas de neutrones apunta a dos clases diferentes de supernovas

de Eurekalert / University of Southampton / Nature

Astrónomos de las universidades de Southampton y Oxford han encontrado indicios de que las estrellas de neutrones, que se forman cuando estrellas masivas explotan como supernovas, son realmente de dos tipos. Su descubrimiento también sugiere que cada variedad es producida por un tipo diferente de supernova. leer mas Los astrónomos han analizado datos en una muestra grande de binarias de rayos X de gran masa, que son sistemas dobles de estrellas en los que una estrella de neutrones que gira muy rápidamente está en órbita alrededor de una compañera joven masiva. La estrella de neutrones en estos sistemas también chupa material de su compañera de forma periódica. Durante estas fases, la estrella de neutrones se convierte en un púlsar de rayos X: su brillo aumenta tremendamente, pero la radiación de rayos X resultante es emitida en pulsos según el periodo de giro de la estrella. Estos sistemas son muy útiles porque, cronometrando sus pulsos, los astrónomos pueden determinar con precisión los periodos de giro de la estrella de neutrones.

Los astrónomos han detectado dos grupos diferentes en un gran conjunto de periodos de giro medidos de este modo, con un grupo de las estrellas de neutrones girando típicamente una vez cada 10 segundos, y el otro una vez cada 5 minutos. El descubrimientos ha conducido al equipo de investigadores a concluir que las dos poblaciones diferentes de estrellas de neutrones se formaron a través de dos tipos diferentes de supernova.http://observatori.uv.es/

Destellos de rayos gamma en la fusión de estrellas de neutrones

Fotograma de la simulación en ordenador
 de la fusión de dos estrellas de neutrones
que genera un agujero negro y emite un destello corto de rayos gamma.-
NASA AEI/ZIB M.KOPPITZ Y L. REZZOLLA

A menudo se producen en el universo potentes destellos de rayos gamma, extremadamente brillantes, que emiten en unos segundos tanta energía como nuestra galaxia en un año. La mayor parte de esa emisión es en rayos gamma, la luz de más alta energía. Son fenómenos que intrigan a los físicos, que no pueden explicar los procesos detallados que los originan. Los destellos denominados largos, que duran más de dos segundos, se producirían cuando una estrella muy masiva colapsa y se convierte en un agujero negro, pero acerca de los destellos cortos de rayos gamma hay más dudas. Una hipótesis es que la colisión y fusión de dos estrellas de neutrones podría generarlos y, para comprobar tal hipótesis, un equipo de físicos ha recurrido a la simulación del proceso por ordenador.

Una estrella de neutrones es el núcleo supercomprimido remanente cuando estalla como supernova una estrella de masa inferior a 30 veces la del Sol. La materia de ese resto es tan densa que una sola cucharilla de ella superaría en masa a las montañas del Himalaya, explican los expertos de la NASA. Los científicos, liderados por Luzziano Rezzolla, han hecho la simulación de la colisión y fusión partiendo de un par de estrellas de neutrones magnéticas que orbitan una alrededor de la otra a una distancia de 17,6 kilómetros y cada una con una masa de vez y media la del Sol en una esfera de solo 27 kilómetros de diámetro, pero generando un campo magnético un billón de veces más fuerte que el solar.

La simulación se ha hecho con un potente superordenador (Damiana, en el Instituto Albert Einstein de Postdam, Alemania) y ha tardado casi siete semanas en reproducir los procesos que en la naturaleza duran 35 milisegundos. "Por primera vez hemos logrado llegar con la simulación más allá de la fusión y formación del agujero negro", dice Chryssa Kouveliotou, del Centro Marshall de la NASA. "Esta es, con mucho, la simulación más larga de este proceso y es importante porque solo en escalas de tiempo suficientemente largas crece el campo magnético y se reorganiza desde una estructura caótica a algo que se parece a un chorro".

A los 15 milisegundos de comenzar el proceso en la simulación, las dos estrellas de neutrones chocan, se funden y se transforman en un agujero negro en rápida rotación que tiene una masa equivalente a la de 2,9 veces el Sol. La frontera del agujero negro, el llamado horizonte de sucesos, se extiende menos de 10 kilómetros y a su alrededor un caos de materia superdensa alcanza temperaturas de varios miles de millones de grados; la fusión amplifica la fuerza de los dos campos magnéticos originales combinados.

En los siguientes 11 milisegundos, el gas que hace remolinos a velocidades cercanas a la velocidad de la luz continúa amplificando el campo magnético al mismo tiempo que este se organiza y gradualmente va formando un par de chorros proyectados hacia el exterior a lo largo del eje de rotación del agujero negro. Esto es exactamente la configuración necesaria para alimentar los chorros de partículas ultrarrápidas que producen destellos breves de rayos gamma. En total, 35 milisegundos.

"Resolviendo ecuaciones de la relatividad de Einstein y dejando que la naturaleza siga su curso, hemos levantado el velo de misterio que cubría los estallidos cortos de rayos gamma y revelado cuál puede ser su generador central", dice Rezzolla. "Parece que la fusión de estrellas de neutrones genera inevitablemente estructuras alineadas, como chorros, en un campo magnético ultrafuerte".

Los investigadores, que van a publicar los resultados de su investigación en la revista Astrophysical Journal Letters, advierten que para tener la prueba definitiva de que este proceso ahora simulado en ordenador es correcto, habrá que esperar a la detección de ondas gravitacionales que deben producirse, ondulaciones en el espacio-tiempo predichas por la relatividad de Einstein.http://www.elpais.com/

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Confirman superfluidez en estrellas de neutrones



“Cercana”. La estrella de neutrones estudiada se ubica en el centro del remanente de la supernova Cassiopeia A, en la imagen compuesta por imágenes de los telescopios espaciales Spitzer, Hubble y Chandra

 Dos grupos científicos, uno de la UNAM y otro de Rusia, comprobaron en una estrella de neutrones el estado de superfluidez, caracterizado por la ausencia total de viscosidad.

El fenómeno se estudia teóricamente hace más de 50 años, pero ahora el equipo encabezado por Dany Page Rollinet, del Instituto de Astronomía (IA) de esta casa de estudios, y el de Peter S. Shternin, del loffe Physical Technical Institute de San Petesburgo, Rusia, han observado la superfluidez en Cassiopeia A, una estrella de neutrones ubicada a 11 mil años luz de distancia, en la vecindad del Sistema Solar.

“Estos resultados confirman nuestro entendimiento de las estrellas de neutrones no exóticas, y permitirá distinguir objetos exóticos con mayor confianza”, acotó el investigador de la UNAM.

La superfluidez de las estrellas de neutrones acentúa la emisión de neutrinos, partículas elementales sin carga eléctrica, cuya masa es tan pequeña que no ha podido medirse.

Al ubicar este fenómeno, podrán estudiarse los neutrinos, que solamente se producen en condiciones especiales y que, una vez producidos, no interactúan con la materia, por lo que el Universo es casi transparente para ellos.

Las reacciones nucleares que proporcionan la energía del Sol (fusión del hidrógeno en helio) también producen neutrinos: millones de ellos nos atraviesan cada segundo sin que nos enteremos, y luego atraviesan la Tierra, sin que ellos se den cuenta.

Al contrario de las reacciones nucleares que son una fuente de energía, los neutrinos son una fuga de energía en las estrellas, pues una vez producidos se escapan de la estrella y se llevan energía.

En algunos casos, como en las estrellas de neutrones jóvenes, la pérdida de energía por neutrinos, desde el interior de la estrella, supera mucho la pérdida de energía debida a la emisión de fotones, desde la superficie de la estrella.

LABORATORIO. La superfluidez, explicó Page Rollinet, ha sido producida en laboratorio a muy bajas temperaturas, de unos cuantos grados Kelvin. Al no ser viscoso, un superfluido capturado en un tubo cerrado puede correr ininterrumpidamente sin perder energía por fricción.

En altas temperaturas, añadió el investigador, ese estado se produce en sistemas de enorme densidad y alta energía, como es el caso de Cassiopeia A, una estrella con temperaturas mayores a 500 millones de grados Celsius (el Sol tiene unos 15 millones de grados en su núcleo) y una masa comparable a la del Sol, concentrada en apenas 10 kilómetros, que rota a altísimas velocidades, hasta 600 vueltas por segundo.

CANDIDATA IDÓNEA. La estrella de neutrones ubicada al centro del remanente de la supernova Cassiopeia A, en la constelación del mismo nombre, fue descubierta en 1999 cuando el telescopio satelital de rayos X Chandra, de la NASA, apuntó por vez primera al cielo. Este remanente es de las fuentes de rayos X más interesantes por su proximidad al Sistema Solar, a unos 11 mil años luz de distancia, y por su juventud, pues se estima que la explosión sucedió hace unos 330 años, lo que hace a su estrella, apodada Cas A, candidata idónea para el estudio de este tipo de fuentes energéticas.

Las estrellas de neutrones son producto de la explosión en supernova de estrellas gigantes que expulsan violentamente al final de su vida sus capas más externas, dejando al centro un núcleo superdenso que en ocasiones puede convertirse en agujero negro. Se trata de objetos que revelan una amplia fenomenología y cuya naturaleza desafía nuestra imaginación. Poseen masas comparables a la del Sol, concentradas en una decena de kilometros que rota a altísimas velocidades, dando hasta 600 vueltas por segundo.http://www.cronica.com.mx



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Tormentas en las estrellas de neutrones

Los repetidores de Rayos Gamma Suaves (SGR) son una clase única de objetos, que producen emisiones esporádicas de rayos gamma de alta energía pero de gran alcance. Sus propiedades de Rayos Gamma y Rayos-X indican que deben ser estrellas de neutrones aisladas, objetos muy densos de pocos kilómetros de ancho. Lo que diferencia a los SGR es su campo magnético extremadamente fuerte. Los campos magnéticos que poseen los SGR son mil millones de veces más potentes que los imanes más fuertes hechos en Florida, y lo suficientemente fuertes para frenar un tren en marcha a la distancia de la luna. Debido a esto, los SGR son a veces llamadas "magnetares". El flujo rápido de la energía producida por magnetares se cree que es debido a la fractura de la corteza de hierro en el magnetar, haciendo que el campo magnético se "reconecte" en un ejemplo extremo de un proceso similar al que producen las erupciones solares.

El gráfico muestra un estallido de Rayos Gamma de un magnetar llamado SGR 1900 +14 visto por el Telescopio de Alerta de Estallidos en el Swift (cazador de estallidos de Rayos Gamma). Esta gráfica muestra el brillo altamente variable de Rayos Gamma, con el tiempo medido en milésimas de segundo a partir de 2006-03-29 02:51:39 Tiempo Universal. Esta parcela es una pequeña "tormenta" en un período mucho más prolongado de la actividad para el magnetar.
Fuente: http://universoalavista.blogspot.com/2009/09/tormentas-en-las-estrellas-de-neutrones.html