Los faros del universo: ¿qué son las estrellas de neutrones?

• Las estrellas de neutrones son los cuerpos celestes más densos del universo después de los agujeros negros.
• Estas estrellas se forman luego de la muerte de una estrella y llegan a tener una masa mayor que la de nuestro Sol concentrada en el espacio que ocupa una ciudad.
• Algunas estrellas de neutrones despiden chorros de partículas que llegan a la Tierra y las vemos como pulsaciones.
• Su luz parpadeante es tan constante que algunos investigadores han propuesto considerarla como instrumento para la navegación espacial, tal y como los faros les sirven a los navegantes.
• Además, estas estrellas poseen campos magnéticos sumamente potentes.
• Por último, se presume que la materia contenida en estas estrellas es la más fuerte en el universo.

La imagen de portada muestra una representación de una estrella de neutrones. Pero ¿qué diferencia a esta estrella de otras? Probablemente, una de las cosas más interesantes de estos cuerpos cósmicos es que nacen de la muerte de una estrella. O, mejor dicho, cuando ciertas estrellas mueren, dan nacimiento a este tipo especial de estrella.

No todas las estrellas se pueden convertir en estrellas de neutrones, solo aquellas cuyos núcleos tengan aproximadamente entre una y tres veces la masa de nuestro Sol. Si son más masivas que esto, al final de su vida se convertirán en agujeros negros. Si quieres ver qué es un agujero negro, puedes entrar a este informe.

Ahora, para entender por qué estas estrellas se llaman así es necesario saber cómo se forman.

Las estrellas más grandes se encuentran en un frágil balance. Son tan masivas que la gravedad las comprime con una fuerza descomunal, lo cual causa que en su núcleo se produzca fusión nuclear.

Cómo te los explicamos en este informe, la fusión nuclear es un proceso por el cual elementos livianos forman elementos más pesados. Por ejemplo, las estrellas fusionan átomos de hidrógeno para convertirlos en helio, que es un elemento más pesado que el hidrógeno. Este proceso de fusión libera una gran cantidad de energía que es expulsada del núcleo hacia afuera, lo cual contrarresta la compresión que genera la gravedad.

De esta manera, como muestra la imagen de arriba, las estrellas se encuentran en un balance entre estas dos fuerzas. A medida que pasa el tiempo, el hidrógeno de la estrella se acaba y empieza a fusionar el helio. Del helio, pasa a fusionar carbono y así sucesivamente con otros elementos hasta llegar al hierro.

Sin embargo, la estrella ya no puede usar el hierro como combustible. Al ya no realizar fusión nuclear, la estrella colapsa sobre sí misma tan rápido que las partes exteriores de la estrella rebotan contra su núcleo de una forma tan violenta que produce una explosión conocida como supernova.

(Supernova. Imagen: ESO/M. Kornmesser)

Por otro lado, el núcleo de la estrella también colapsa sobre sí mismo, presionando con fuerzas descomunales a todos los átomos. Estos son aplastados completamente haciendo que los electrones se fusionen con los protones y formen neutrones. El resultado es una estrella formada casi completamente por neutrones: una pequeña estrella que es como un núcleo atómico gigante sin ningún espacio libre.

Estas estrellas son el tipo de objeto más denso conocido. Tienen de 1.3 a 2.5 veces la masa de nuestro Sol en el espacio que ocuparía una ciudad (algo de 20 kilómetros de diámetro). Un pedazo del tamaño de un cubo de azúcar de estos objetos pesaría aproximadamente lo mismo que el Everest.

Pero las estrellas no solo son interesantes por su densidad y su violento nacimiento. Algunas de ellas tienen propiedades que han hecho que muchos científicos las comparen con los faros usados por los barcos para saber dónde están las costas. ¿Cuáles son estas propiedades?

Como explica Nola Taylor Redd, redactora del portal Space y bachiller en astrofísica del Agnes Scott College, algunas estrellas de neutrones expulsan chorros de energía a casi la velocidad de la luz. Estas estrellas giran a grandes velocidades y cuando sus rayos pasan por la Tierra brillan como si fueran la luz de un faro. A estas estrellas las llamamos púlsares, dado que solo las vemos brillar cuando sus rayos de luz nos apuntan y las vemos como un pulso. En la imagen de abajo podemos ver una representación de estos cuerpos celestes.

Según la NASA, la mayoría de estrellas de neutrones observadas son púlsares. Esto se debe a que las estrellas de neutrones normalmente no emiten suficiente radiación para ser detectadas, mientras que los púlsares sí. Los púlsares son estrellas de neutrones que, como mencionamos, giran a grandes velocidades, llegando a hacer en algunos casos excepcionales 700 vueltas en un segundo, aunque lo normal es que alcancen entre 0.1 y 60 vueltas.

Estos tienen campos magnéticos sumamente fuertes que causan sus característicos chorros de partículas que vemos como rayos de luz en sus polos. En comparación, el campo magnético de la Tierra es medido en 1 gauss, mientras que el campo magnético de una estrella de neutrones es de un billón de gauss. Además, su luz parpadeante es tan constante que los investigadores han propuesto considerarlos como instrumentos para la navegación espacial, tal y como los faros les sirven a los navegantes.

Por otro lado, también se encuentran los magnetares. Los magnetares son estrellas de neutrones que tienen campos magnéticos mil veces más fuertes que el de una estrella de neutrones promedio. De hecho, según Paul Sutter, astrofísico de la Stony Brook University, si nos acercáramos a uno, digamos a mil kilómetros de distancia, el campos magnético sería tan fuerte que nos disolveríamos.

Además, como afirma la NASA, en la corteza de los magnetares a veces puede liberar tanta energía al moverse que uno de estos, llamado el SGR 1906-20, lanzó en un décimo de segundo la energía que nuestro Sol emitió en 100 mil años.

Para finalizar, su inmenso campo magnético y sus rayos de luz no son las únicas características asombrosas de estas estrellas, sino también su estructura interna. Dentro de estos espectaculares cuerpos celestes, se encuentra probablemente el material más fuerte de nuestro universo; algo que los científicos llaman cómicamente pasta nuclear. Pero ¿qué es la pasta nuclear?

Las estrellas de neutrones, así como la Tierra, tienen distintas capas. Los físicos aún no saben exactamente cómo son por dentro, pero usan modelos teóricos para estudiarlas. Su corteza externa está hecha, en su mayoría, de hierro. Sin embargo, como explica el canal Kurzgesagt, en la base de la corteza, los núcleos de los átomos son exprimidos con tanta fuerza que empiezan a tocarse formando estructuras extrañas. Primero, como se aprecia en la imagen de abajo, toman una estructura parecida a la de un gnocchi.

Más abajo, la presión de la gravedad aumenta y moldea a la materia como si fuera spaghetti. Luego, como si fuera láminas de lasaña. Más cercano al centro, los neutrones escapan de los núcleos, produciendo vacíos cilíndricos que los científicos llaman antispaghetti y luego antignocchi.

Como dato interesante, un equipo de científicos calculó la fuerza del material de la pasta nuclear y llegó a la conclusión de que las estrellas de neutrones contenían el material más fuerte conocido del universo.