Para entender cómo nace una estrella de neutrones, primero debemos entender cómo funciona y muere una estrella. Las estrellas son cuerpos tan masivos que la gravedad que experimentan es extrema. Es tan extrema que, en su núcleo, los átomos están tan comprimidos que se fusionan formando nuevos elementos. Este proceso libera cantidades asombrosas de energía hacia afuera.
Así, las estrellas se encuentran en un delicado balance. Por un lado, la gravedad las comprime con una fuerza asombrosa. Por otro, la fusión nuclear dentro de su núcleo ejerce presión hacia afuera de la estrella, en contra de la fuerza de gravedad. Este balance permite que las estrellas vivan. Sin embargo, cuando este se rompe, será el fin de la estrella. Pero ¿qué pasa cuando una estrella muere? Depende de la estrella.
Una estrella, como nuestro Sol o más pequeña, se convertirá en una enana blanca: un pálido remanente estelar que ya no tiene suficiente combustible para realizar fusión nuclear y, con el tiempo, dejará de emitir luz.
Estrellas con una masa 20 veces mayor a la de nuestro Sol terminarán su vida con una gigantesca explosión llamada: supernova. Y dejarán atrás un agujero negro. Si te gusta la ciencia, probablemente ya has escuchado de ellos. Estos son objetos tan masivos que, ni la luz, puede escapar a su fuerza gravitatoria. Si quieres saber sobre ellos, puedes buscar nuestro video.
Al medio de estos dos extremos, en estrellas de 8 a 20 veces la masa de nuestro Sol, se encuentran las que tienen suficiente masa como para convertirse en estrellas de neutrones, pero sin ser suficientemente masivas como para convertirse en un agujero negro. Pero ¿por qué se convierten en estrellas de neutrones y qué son? Veamos.
Así como los autos, las estrellas necesitan combustible para funcionar. Estas están formadas principalmente por hidrógeno, que es fusionado en su núcleo para producir elementos más pesados, como el helio. Sin embargo, llegará un punto en que el hidrógeno se acabará. Lo que sucede a continuación dependerá del tamaño de la estrella, y usualmente implica ciertos cambios en la estrella y el uso de otros elementos para producir fusión nuclear hasta que ya no sea posible.
En el caso de las futuras estrellas de neutrones, estas empezarán a fusionar el helio en carbono. Luego, el carbono, en neón; el neón, en oxígeno; el oxígeno en silicio; y, finalmente, el silicio en hierro. El hierro es la sentencia de muerte de las estrellas. ¿Por qué? De acuerdo con la NASA, a diferencia de la fusión de los otros elementos, la fusión de hierro requiere más energía de la que libera, produciendo así que la fuerza de gravedad le gane a la presión hacia afuera ejercida por la estrella.
Al ya no realizar fusión nuclear, la estrella colapsa sobre sí misma tan rápido que las capas exteriores de la estrella chocan súbitamente contra su núcleo de una forma tan violenta que estas rebotan produciendo una explosión tan inmensa que es más brillante que toda la galaxia que la alberga. Estas explosiones son conocidas como supernovas.
Por otro lado, el núcleo de la estrella sufre toda la presión de la gravedad. Estas presiones son tan grandes que los electrones y los protones de los átomos se fusionan en neutrones. El resultado es una estrella formada casi completamente por neutrones: una pequeña estrella que se transforma en una especie de núcleo atómico gigante sin ningún espacio libre.
Las estrellas de neutrones son los objetos más densos conocidos en todo nuestro universo. Estas estrellas 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). Para ponerlo en perspectiva, un pedazo del tamaño de un cubo de azúcar de estos objetos pesaría aproximadamente lo mismo que el Everest. Son tan densas, que la masa de todos los seres humanos cabría en un centímetro cúbico de la masa de una estrella de neutrones. Por otro lado, su gravedad es tal que la luz se curva a su alrededor, permitiendo que un observador pueda ver objetos que están detrás de ellas.
Si bien no sabemos exactamente cómo son por dentro estas estrellas, creemos que tienen capas. En el exterior, las estrellas de neutrones tienen una atmósfera, donde aún sobreviven a las grandes presiones algunos electrones y protones. Por otro lado, su interior está compuesto por diferentes capas de neutronio, una sustancia hipotética que sería, probablemente, la sustancia más fuerte de nuestro universo. Los astrónomos llaman a estas capas «pasta nuclear», ya que su estructura se asemeja a las formas de distintos tipos de pasta: como ñoquis o spaghetti.
Por otro lado, su atmósfera no se queda atrás. Como mencionamos, en ella aún quedan algunos protones y electrones; partículas cargadas que en combinación a la alta velocidad de rotación de algunas de estas estrellas producen campos electromagnéticos extremadamente fuertes. Cuando esto ocurre, los astrónomos las llaman púlsares.
Debido a su alta velocidad de rotación, estos astros pueden llegar a girar hasta 700 veces por segundo. Al girar tan velozmente, los púlsares crean intensos campos que expulsan chorros de energía desde sus polos, que se ven desde la Tierra como un pulso constante de luz, como si fuera un faro. Si bien la mayoría de estrellas de neutrones son púlsares, no todas llegan a convertirse en uno.
Sin embargo, algunas estrellas de neutrones tienen campos electromagnéticos tan fuertes que dejan atrás hasta los mismos púlsares. Este otro tipo de estrella de neutrones es conocido como magnetares. Los magnetares tienen campos magnéticos aún más potentes que los de una estrella de neutrones promedio. Estos campos pueden ser hasta mil veces más fuertes, lo que convierte a los magnetares en objetos increíblemente poderosos. De hecho, la energía que pueden liberar en un solo instante puede superar la cantidad de energía que el Sol emite en miles de años.
Así, las estrellas de neutrones son uno de los objetos espaciales más extremos que existen. No solo están compuestas por una de las sustancias más densas y fuertes de nuestro universo, sino que, a pesar de ser los remanentes de la muerte de una estrella, pueden aún así liberar cantidades asombrosas de energía.
