¿Se pueden formar montañas en la superficie de una estrella de neutrones?

La gravedad de las estrellas de neutrones es tan fuerte que los átomos colapsan para formar una densa masa de neutrones. El interior de los objetos puede ser lo suficientemente denso como para permitir que los quarks escapen de los confines de sus núcleos. Por tanto, es difícil imaginar las estrellas de neutrones como cuerpos celestes activos con cortezas tectónicas y quizás incluso montañas.

Pero tenemos evidencia que respalda esta idea. A través de las ondas gravitacionales, podemos aprender más.

Resulta que una de las razones por las que sabemos que estas estrellas están activas es por los púlsares. El universo hoy De su informe. Los púlsares son estrellas de neutrones que emiten potentes rayos de radioluz desde sus polos magnéticos. Cuando estos polos apuntan hacia la Tierra, vemos una serie de pulsos regulares.

Las pulsaciones son tan regulares que podemos utilizarlas como una especie de reloj cósmico, midiendo casi todo, desde las ondas en el espacio-tiempo provocadas por los primeros momentos del Big Bang.

Debido a que las estrellas de neutrones irradian energía, su velocidad de rotación disminuye gradualmente con el tiempo. Podemos observar fácilmente esta desaceleración en los datos del púlsar. Sin embargo, a veces se «atasa», en cuyo caso su velocidad de rotación aumenta ligeramente. Esto sólo puede suceder si la forma de la estrella de neutrones cambia repentinamente.

Así como los terremotos pueden causar un cambio mensurable en la rotación de la Tierra, los terremotos también cambian la rotación de una estrella. Así que hay algún tipo de actividad tectónica en las estrellas de neutrones, pero no sabemos exactamente qué es.

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Una idea es que las estrellas de neutrones tienen una corteza bastante delgada pero sólida, similar a la de los planetas rocosos. A medida que la estrella de neutrones se enfría con el tiempo, esta corteza se agrieta y se dobla, creando terremotos, fisuras y quizás incluso montañas.

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Aunque parezca un modelo razonable, es difícil de demostrar porque sólo notamos la brecha cuando sucede algo dramático. Imagínese intentar estudiar las montañas de la Tierra cuando sólo podemos registrar datos de terremotos. Pero como muestra el estudio publicado en arXiv, existen otras formas de estudiar montañas de estrellas de neutrones. Aquí es donde entran en juego las ondas gravitacionales.

La astronomía de ondas gravitacionales es todavía un campo joven, pero ya es posible recopilar datos sobre estrellas de neutrones. Cuando estos se fusionan, crean un estallido energético de ondas gravitacionales, similar a la fusión de agujeros negros. Combinando observaciones de ondas gravitacionales de estrellas de neutrones fusionadas con datos ópticos, los astrónomos han podido estudiar el interior de las estrellas de neutrones. Este nuevo estudio lleva esa idea un paso más allá.

Si una estrella de neutrones tiene un abultamiento en la superficie, es asimétrica. Esto significa que, a medida que gira, la estrella de neutrones emite ondas gravitacionales continuas. Estas ondas no son muy intensas, pero contienen mucha información sobre la forma general del cuerpo.

Si podemos observar estas ondas a lo largo del tiempo, incluso podremos estudiar cómo oscila una estrella de neutrones debido al movimiento dinámico de su superficie. En el caso de las estrellas de neutrones con campos magnéticos intensos, llamadas magnetares, podemos incluso estudiar cómo los campos magnéticos pueden distorsionar la forma de la estrella de neutrones, lo que podría desempeñar un papel en las rápidas explosiones de radio.

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Por supuesto, todo esto requiere la capacidad de detectar ondas gravitacionales débiles, y aquí es donde los astrónomos se muestran más optimistas. Actualmente, los datos más precisos sobre ondas gravitacionales que tenemos sólo pueden establecer un límite superior al tamaño de las montañas de estrellas de neutrones.

Sin embargo, sólo podemos decir que no es enorme, cosa que ya sabemos. Pero a medida que la próxima generación de observatorios gravitacionales entre en funcionamiento, es posible que esté dentro del alcance de observación. Aún quedan muchos desafíos, pero no parecen insuperables. Entonces, en los datos que vendrán, las ondas gravitacionales podrían revolucionar nuestra comprensión de las estrellas de neutrones, del mismo modo que revolucionan nuestra comprensión actual de los agujeros negros.

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