Desintegración oscura del neutrón y estrellas diminutas exprés
El neutrón es la partícula que compone principalmente las estrellas de neutrones. Por sí solo es inestable: un neutrón libre vive unos quince minutos y luego se desintegra en un protón, un electrón y un antineutrino. Pero en dos tipos diferentes de experimentos, la vida media resulta distinta: en un haz de partículas, los neutrones viven un poco más que en una trampa. Esta discrepancia ha inquietado a los físicos durante muchos años.
Una de las ideas es que a veces el neutrón se desintegra de otra manera: en un protón y partículas 'oscuras' invisibles que no dejan rastro en los detectores. Entonces, algunas desintegraciones simplemente no se observan y la vida media parece mayor. Un nuevo trabajo examina qué sucedería si esa desintegración oscura ocurriera dentro de una estrella de neutrones. Allí los neutrones están comprimidos tan densamente que una cucharada de esa materia pesaría como una montaña. Si la desintegración no se suprime, la estrella pierde neutrones y se contrae más de lo normal.
Los autores propusieron que en el interior superdenso la desintegración oscura del neutrón se suprime: a densidades varias veces mayores que la del núcleo atómico, apenas ocurre. Entonces la estrella permanece estable, pero en sus capas externas, donde la densidad es menor, la desintegración es posible. Esto crea dentro de la estrella una mezcla de materia ordinaria y partículas oscuras, sin necesidad de colisiones con otros objetos. Esa mezcla explica tanto las estrellas ligeras como la existencia de estrellas de neutrones pesadas ordinarias con masas de hasta dos soles.
La desintegración oscura del neutrón es por ahora una hipótesis, pero conecta elegantemente dos enigmas: por qué el neutrón vive de manera diferente en distintos experimentos y por qué algunas estrellas son demasiado pequeñas. Si se confirma, sabremos que la materia invisible puede nacer directamente en el interior de los objetos más densos del universo.
Una estrella de neutrones del tamaño de una ciudad puede pesar más que el Sol, y una cucharada de su materia pesa alrededor de mil millones de toneladas, como una pequeña montaña.
En la novela 'Solaris' de Stanislaw Lem, el océano del planeta se comporta como materia inteligente; las partículas oscuras dentro de las estrellas también podrían crear estructuras inesperadas.