El límite más estricto de las estrellas de neutrones ⚡ экспресс
El parámetro de la ecuación de estado φ ≡ P/ε define la respuesta de la materia a la compresión extrema. Su valor en el centro de la estrella de neutrones más masiva, φ_c, establece un límite superior universal de densidad para toda la materia visible, que debido a la no linealidad de la relatividad general resulta muy por debajo del límite ingenuo de la relatividad especial (φ=1). En este trabajo se ha refinado la cota superior teórica de φ_c mediante la consideración autoconsistente de la condición de estabilidad de la esfera de masa en la vecindad del centro estelar, junto con la restricción de causalidad. El análisis en el marco del método IPAD-TOV proporciona una estimación mejorada φ_c ≲ 0,385, que supera ligeramente el límite anterior de 0,374 pero es totalmente compatible con él. También se ha derivado una relación de escala refinada para la compacidad de las estrellas de neutrones, cuya universalidad se ha confirmado con 284 ecuaciones de estado realistas, que incluyen transiciones de fase de primer orden y componentes exóticos. El límite obtenido abre una ventana, independiente del modelo, a la microfísica de la materia fría superdensa en un campo gravitatorio intenso.
Al igual que en una habitación atestada cada persona extra aumenta bruscamente la presión en las paredes, en una estrella de neutrones el incremento de densidad provoca un aumento de la resistencia interna. Pero incluso esta resistencia tiene un techo absoluto. Los físicos lo describen mediante la relación entre presión y densidad de energía (la cantidad φ), una especie de medida de la 'terquedad' de la materia. De la teoría especial de la relatividad se deduce que φ ya no puede ser mayor que 1 (de lo contrario, las señales dentro de la estrella superarían la velocidad de la luz). Y la relatividad general, al añadir la curvatura del espacio-tiempo, aprieta aún más el límite. El ingrediente clave es la condición de estabilidad: la masa de la estrella debe crecer desde el centro hacia el borde sin discontinuidades. Con ella, φ no supera 0,385. Este número funciona para cualquier relleno concebible de la estrella, desde neutrones comunes hasta sopa de quarks. Sorprendentemente, la misma ley se aplica también al agua en un vaso, solo que allí se manifiesta en fracciones ínfimas de porcentaje, por lo que no lo percibimos.
🎯 Una cucharadita de materia de estrella de neutrones pesa tanto como el Everest.