Estrellas de neutrones y púlsares
Una estrella de neutrones concentra más de la masa del Sol en una esfera del tamaño de una ciudad, sostenida por la degeneración de neutrones y las fuerzas nucleares; cuando gira y emite radiación en forma de haz, la observamos como un púlsar.
Definition
Una estrella de neutrones es un remanente estelar compacto unas pocas veces más denso que un núcleo atómico, sostenido principalmente por la presión de degeneración de neutrones y las fuerzas nucleares, y un púlsar es una estrella de neutrones que rota rápidamente y está fuertemente magnetizada, observada como pulsos de radiación.
Scope
El tema abarca la formación de estrellas de neutrones en supernovas de colapso de núcleo, su estructura interna y la ecuación de estado de la materia densa, poco conocida, la masa máxima de las estrellas de neutrones, los púlsares alimentados por rotación y su uso como relojes precisos, y los campos magnéticos extremos de los magnetares.
Core questions
- ¿Cómo se forman las estrellas de neutrones y qué las sostiene?
- ¿Cómo es la materia dentro de una estrella de neutrones?
- ¿Por qué los púlsares emiten pulsos regulares?
- ¿Cuál es la masa máxima que puede tener una estrella de neutrones?
Key concepts
- degeneración de neutrones
- ecuación de estado
- púlsar
- dipolo magnético
- desaceleración de giro
- magnetar
- glitch
Key theories
- La degeneración de neutrones y la ecuación de estado de la materia densa
- Las estrellas de neutrones se sostienen por la presión de degeneración de neutrones, rigidizada por la fuerza nuclear repulsiva; su estructura se deriva de la ecuación de estado de la materia más allá de la densidad nuclear, que establece la relación entre masa y radio y la masa máxima.
- El modelo de dipolo magnético rotatorio de los púlsares
- Un púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente y cuyo campo magnético fuerte y desalineado canaliza haces de radiación a lo largo de sus polos; a medida que la estrella rota, el haz barre la Tierra, produciendo los pulsos observados, similares a los de un reloj, mientras que el frenado magnético ralentiza gradualmente el giro.
Mechanisms
Cuando el núcleo de hierro de una estrella masiva colapsa, los electrones se combinan con los protones para formar neutrones y el núcleo rebota formando una estrella de neutrones de aproximadamente veinte kilómetros de diámetro. La conservación del momento angular y del flujo magnético la deja girando rápidamente con un enorme campo magnético; las partículas cargadas aceleradas a lo largo de las líneas de campo producen radiación en forma de haz que se observa como pulsos, mientras que los pares magnéticos agotan lentamente su energía rotacional.
Clinical relevance
Las estrellas de neutrones son laboratorios naturales para la materia a densidades supranucleares y para la gravedad de campo fuerte; los púlsares de milisegundos rivalizan con los relojes atómicos y se utilizan para probar la relatividad general y para buscar ondas gravitacionales, y las fusiones de estrellas de neutrones producen elementos pesados y señales de ondas gravitacionales detectables.
History
Baade y Zwicky propusieron las estrellas de neutrones en 1934, Oppenheimer y Volkoff las modelaron en 1939, y Jocelyn Bell Burnell descubrió el primer púlsar en 1967; Pacini y Gold pronto identificaron los púlsares como estrellas de neutrones magnetizadas en rotación, una imagen confirmada por el púlsar en el remanente de supernova del Cangrejo.
Debates
- La ecuación de estado de las estrellas de neutrones y la masa máxima
- El comportamiento de la materia por encima de la densidad nuclear, y por lo tanto la masa máxima de las estrellas de neutrones y la posible presencia de fases exóticas como la materia de quarks, siguen siendo inciertos; las mediciones de masa y radio y las observaciones de ondas gravitacionales están reduciendo constantemente las posibilidades.
Key figures
- Jocelyn Bell Burnell
- Antony Hewish
- Fritz Zwicky
- Franco Pacini
Related topics
Seminal works
- hewish1968
- shapiro1983
Frequently asked questions
- ¿Cómo puede algo tan pequeño ser tan pesado?
- En una estrella de neutrones, la gravedad ha aplastado la materia a densidades comparables o superiores a las de un núcleo atómico, por lo que una cucharadita de este material pesaría miles de millones de toneladas; esto permite que más de una masa solar quepa dentro de un radio de solo unos diez kilómetros.
- ¿Por qué los púlsares emiten pulsos tan regularmente?
- Un púlsar emite radiación en haces estrechos desde sus polos magnéticos, y debido a que la estrella de neutrones rota rápida y constantemente, cada vez que un haz barre la Tierra registramos un pulso, lo que convierte a los púlsares en algunos de los relojes naturales más precisos conocidos.