Una de las estrellas de neutrones más masivas conocida, de 2,3 masas solares, ha sido descubierta por científicos de la Politécnica de Cataluña y el Astrofísico de Canarias, con un método pionero.
El estudio ha sido publicado recientemente en la revista ‘The Astrophysical Journal’ y abre una nueva vía de conocimiento en muchos campos de la Astrofísica y la Física Nuclear.
Las estrellas de neutrones (o púlsares) son remanentes estelares que han llegado al final de la su vida evolutiva: ‘nacen’ de la muerte de una estrella de entre 10 y 30 masas solares. Pese a su pequeño tamaño (alrededor de unos 20 kilómetros de diámetro), las estrellas de neutrones son particularmente densas, ya que contienen normalmente más masa que el Sol.
Ahora, investigadores españoles han conseguido medir la masa de ‘PSR J2215+5135’, descubierta en 2011. Con 2,3 masas solares, es una de las más densas jamás detectadas entre los más de 2.000 púlsares registrados actualmente. En un estudio publicado en 2011, un grupo de astrónomos había hallado indicios de otro púlsar muy masivo –de 2,4 masas solares–, cuando la ‘masa récord’ con más consenso científico de un púlsar era, anteriormente, de 2 masas solares, basada en dos sistemas que se localizaron en los años 2010 y 2013.
La investigación ha sido liderada por el investigador Marie-Curie del grupo de investigación en Astronomía y Astrofísica (GAA), vinculado al Departamento de Física de la UPC, en colaboración con los científicos Tariq Shahbaz y Jorge Casares, del IAC.
Para este estudio se han utilizado datos obtenidos con el Gran Telescopio Canarias (GTC) –el mayor telescopio óptico e infrarrojo del mundo–, el telescopio William Herschel (WHT), del Grupo de Telescopios Isaac Newton (ING), y el telescopio IAC80, así como modelos dinámicos de estrellas binarias con irradiación.
METODO DE MEDICION PIONERO
Para medir la masa de la estrella, el equipo ha desarrollado un nuevo método más preciso que los utilizados hasta ahora. ‘PSR J2215+5135’ forma parte de un sistema binario, es decir, que dos estrellas orbitan alrededor de un centro de masa común. En este caso, una estrella acompaña a la estrella de neutrones y la estrella secundaria, o compañera, se ve fuertemente irradiada por la de neutrones. Cuanto más masiva es la estrella de neutrones, más rápido se mueve la estrella compañera para realizar la órbita.
Así, el método utilizado para establecer la masa del púlsar consiste en utilizar líneas espectrales de diferentes elementos químicos (hidrógeno, magnesio) para medir la velocidad con la que se mueve la estrella compañera. Esto ha permitido al equipo medir por primera vez la velocidad de ambos lados de la estrella compañera (el lado irradiado y el lado ‘frío’) y demostrar que una estrella de neutrones puede tener más de dos veces la masa del Sol.
Este nuevo método supone, además, la posibilidad de realizar estudios similares en una población de estrellas de neutrones y se puede utilizar para medir la masa de agujeros negros y enanas blancas cuando éstos se encuentran en sistemas binarios parecidos, donde la irradiación es importante.
Poder determinar la masa máxima de una estrella de neutrones tiene consecuencias muy importantes para muchos campos de la Astrofísica, así como para la Física Nuclear. Las interacciones entre nucleones –las partículas (neutrones o protones) que componen el núcleo de un átomo– a altas densidades son uno de los grandes misterios de la Física actual. La gran densidad de las estrellas de neutrones las convierte en un laboratorio natural para estudiar los estados de la materia más densos y exóticos imaginables.
La investigación también apunta a que, para poder soportar el peso de 2,3 masas solares, la repulsión entre partículas en el núcleo de la estrella de neutrones tiene que ser suficientemente fuerte. Esto indicaría que es poco probable que se puedan encontrar quarks libres u otras formas de materia ‘exóticas’ en el centro del púlsar.
