gov-civil-vilareal.ptLa montaña más alta de una estrella de neutrones puede tener una fracción de milímetro de altura
>La montaña más alta de la Tierra, medida desde su base hasta su pico, es el volcán Mauna Kea a 10.200 metros (6,3 millas) de altura.
En una estrella de neutrones, la montaña más alta sería una milímetro elevado. Tal vez tanto como un centímetro.
Eso es según una nueva investigación. Terminamos de ver cómo funcionan estos diminutos pero ridículamente poderosos objetos. Puede parecer un poco esotérico preguntarse qué tan alta puede ser una montaña en el remanente ultracompacto del núcleo de una estrella masiva, pero resulta tener algunas implicaciones bastante importantes para la astronomía.
Estrellas de neutrones se forman cuando las estrellas de aproximadamente 8 a 20 veces la masa del Sol terminan su vida. Las capas externas de la estrella explotan hacia afuera como una supernova, pero el núcleo colapsa hacia abajo. El núcleo comienza con cientos de miles de kilómetros de ancho, pero se contrae en una esfera de menos de 30 kilómetros de ancho. Todos los protones y electrones de los elementos atómicos del núcleo (más los antineutrinos, si lleva la cuenta) se combinan para formar neutrones, creando una estrella de neutrones.
Son increíblemente, casi irracionalmente densos, con hasta cien millones de toneladas empaquetadas en cada centímetro cúbico de material (llamada neutronio ). Esto hace que la gravedad de su superficie sea aplastante, aproximadamente mil millones de veces la de la Tierra.
pelea en el bloque de celdas 99 guía para padres
A mil millones . En una estrella de neutrones pesaría tanto como una pequeña montaña.
Una estrella de neutrones es increíblemente pequeña y densa, y empaqueta la masa del Sol en una bola de unos pocos kilómetros de diámetro. Esta obra de arte representa uno en comparación con Manhattan. Crédito: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA
Pero no sería ni de lejos tan alto. La gravedad es tan fuerte que cualquier cosa que intente amontonarse quedará aplastada. Eso también es cierto en la Tierra: las montañas solo pueden elevarse hasta cierto punto antes de que su propio peso las haga hundirse; el material de arriba empuja hacia abajo el material de abajo, que luego fluye. Por eso las montañas altas están hechas de roca dura. Intente hacer uno con barro y no crecerá mucho antes de que se derrumbe.
Este problema es miles de millones de veces peor en una estrella de neutrones. Otro problema es que una montaña necesita el apoyo de la corteza debajo de ella. La corteza terrestre solo puede soportar tanto peso antes de que la presión haga que se deforme, limitando también el tamaño de las montañas.
Una estrella de neutrones también tiene una corteza de material, y es mucho más fuerte que la de la Tierra. Pero con cien mil millones de veces la fuerza descendente, incluso la corteza de una estrella de neutrones solo puede soportar una cantidad limitada.
¿Cuánto cuesta?
Obra de arte que muestra el campo magnético que rodea a una estrella de neutrones. Crédito: Casey Reed / Universidad Penn State
Los científicos han abordado este problema durante un par de décadas, pero es difícil. Por un lado, la gravedad es tan fuerte que usar las fórmulas matemáticas simples de Isaac Newton no funciona. Debe utilizar la relatividad general de Einstein, que es mucho más compleja pero resuelve las ecuaciones con mayor facilidad.
También tienes que saber qué tan fuerte es la corteza de una estrella de neutrones, y ese es un problema de mecánica cuántica, que es ... difícil. Sin embargo, se pueden hacer aproximaciones que faciliten su comprensión. La respuesta habitual que encontrará es que una montaña en una estrella de neutrones puede alcanzar unos 10 centímetros de altura antes de atravesar la corteza.
Sin embargo, las matemáticas utilizadas para calcular esto hacen una suposición divertida: que la montaña ejerce presión sobre toda la corteza, y no solo el lugar donde se asienta. Esa suposición hace que las matemáticas sean mucho más fáciles, pero parece claro que tendrá un gran problema al hacer localmente una montaña en una estrella de neutrones mucho antes de que toda la corteza se rompa.
El nuevo trabajo analiza eso. Descubrieron que el tamaño crítico de una montaña depende de muchos otros factores, incluida la forma en que está hecha (tal vez se está extrayendo material de una estrella compañera o el campo magnético perversamente fuerte está ayudando a levantar la materia de la superficie). Cuando hacen sus cálculos, encuentran que la montaña más alta puede tener hasta un centímetro de altura, pero puede variar hasta menos de un milímetro, dependiendo de las condiciones locales específicas.
Una estrella de neutrones en rotación con un poderoso campo magnético levanta partículas subatómicas a su alrededor. Crédito de la obra de arte: NASA / Swift / Aurore Simonnet, Universidad Estatal de Sonoma
¡Una montaña de menos de un milímetro de altura! Eso es una diez millonésima parte de la altura de Mauna Kea. Sin embargo, para escalar, aún sería miles de millones de veces más difícil de escalar debido a la feroz gravedad. Estoy exhausto escalando unos miles de metros aquí en la Tierra, así que supongo que pondré mis planes de caminata de estrellas de neutrones en espera.
Otra forma de pensarlo: la altura de Mauna Kea es 0.08% del diámetro de la Tierra. La altura de una montaña de 1 mm en una estrella de neutrones es el 0,000003% de su diámetro. Pequeñito. Las estrellas de neutrones son suave .
Todo esto resulta tener implicaciones interesantes. Las estrellas de neutrones tienden a girar rápidamente, tardando desde varios segundos hasta, a veces, solo un puñado de milisegundos en girar una vez. Con el tiempo, esa velocidad se ralentiza a medida que la estrella de neutrones pierde energía de rotación debido a varios factores. Por ejemplo, su poderoso campo magnético puede barrer partículas subatómicas cargadas en el espacio que lo rodea. Eso actúa como un paracaídas, creando una resistencia que ralentiza el giro.
Pero también pueden irradiar ondas gravitacionales, literalmente sacudiendo el tejido del espacio-tiempo. . Un objeto giratorio perfectamente simétrico como una esfera o incluso una esfera aplanada no emitirá estas ondas, pero cualquier desviación de eso voluntad créelos. Como, digamos un golpe en el costado de una estrella de neutrones. Eso arroja la simetría, creando las ondas gravitacionales. . Estas ondas obtienen su energía del giro de la estrella, por lo que a medida que se generan, la rotación de la estrella se ralentiza.
Nunca hemos detectado estas ondas de una estrella de neutrones en rotación, pero los científicos esperan verlas algún día. El tamaño de la montaña determinará cuánta energía tienen las ondas, por lo que si alguna vez queremos detectarlas, debemos comprender cómo se comportan las montañas en las estrellas de neutrones.
Además, estos cálculos son interesantes en sí mismos. Las estrellas de neutrones son fascinantes y aterradoras y son la causa principal de muchos fenómenos aún más aterradores como los magnetares (sí, lee esto sobre los magnetares si te atreves). Así que cuanto más los comprendamos, mejor.
Y es genial. ¡Una montaña más pequeña que un grano de arena, pero que pesa billones y billones de veces más! El Universo es un lugar tan extraño, y cuanto más aprendemos sobre él, más extraño y asombroso se vuelve.
