Se trata de un gran paso hacia el descubrimiento de la «ecuación de estado» de una estrella de neutrones que las defina a todas, con importantes implicaciones para las leyes fundamentales del universo.
Después de los agujeros negros de masa estelar, las estrellas de neutrones son los objetos más densos del universo. Cada estrella de neutrones proviene del núcleo de una estrella gigante muerta, que queda comprimido tras una explosión supernova, dónde, después de quedarse sin combustible, el núcleo de la estrella implosiona bajo la fuerza de la gravedad mientras que sus capas externas se expulsan al espacio.
En el centro de una estrella de neutrones, la materia está tan comprimida que los científicos aún no saben la forma que esta adopta. Las estrellas de neutrones reciben su nombre del hecho de que, bajo esta inmensa presión, incluso los átomos colapsan: los electrones se fusionan con los núcleos atómicos, convirtiendo así los protones en neutrones. Pero podría ser aún más extraño, ya que el calor y la presión extremas podrían estabilizar partículas más exóticas que no sobreviven en ningún otro lugar, o incluso fundir las partículas en una sopa de sus quarks constituyentes.
Lo que sucede en el interior de una estrella de neutrones se explica mediante la llamada «ecuación de estado», un modelo teórico que describe qué procesos físicos pueden ocurrir dentro de estas. El problema es que los científicos aún no saben cuál de los cientos de posibles modelos de ecuaciones de estado es el correcto. Si bien el comportamiento de cada estrella de neutrones puede depender de propiedades como su masa o su velocidad de rotación, todas las estrellas de neutrones deben obedecer a la misma ecuación de estado.
Demasiado frías
Tras analizar los datos de las misiones XMM-Newton de la ESA y Chandra de la NASA, los científicos descubrieron tres estrellas de neutrones excepcionalmente jóvenes y frías: entre 10 y 100 veces más frías que sus homólogas de la misma edad. Al comparar sus propiedades con las velocidades de enfriamiento estimadas por distintos modelos, los investigadores concluyen que la existencia de estas tres peculiares estrellas descarta la mayoría de las ecuaciones de estado propuestas.
«La corta edad y la fría temperatura superficial de estas tres estrellas de neutrones solo pueden explicarse mediante un mecanismo de enfriamiento rápido. Dado que este mayor enfriamiento solo se puede generar con determinadas ecuaciones de estado, esto nos permite excluir una parte importante de los modelos posibles», explica la astrofísica Nanda Rea, cuyo grupo de investigación en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) ha liderado la investigación.
