Una cucharadita de materia de una estrella de neutrones pesa como una montaña. Pero esta montaña podría tener un gemelo invisible.
En el interior de una estrella de neutrones, la materia ordinaria está comprimida a densidades inimaginables. Allí, los protones y neutrones pueden disolverse en una sopa de quarks. Los físicos construyeron una ecuación que describe la transición de la materia nuclear a la de quarks, como una receta que mantiene la forma del pastel en capas de la estrella. Luego, a esta receta le agregaron un nuevo ingrediente: la materia oscura especular (mirror dark matter). No brilla y casi no interactúa con nuestra materia, pero se siente atraída gravitacionalmente hacia ella, como un peso invisible colgado de cada partícula.
Con este agregado, los autores escanearon el rango de masas de los quarks ligeros. Con una masa de \(m_u=5.2~{\rm MeV}\), la estrella aún alcanza las récord dos masas solares, un umbral obligatorio establecido por las observaciones. Si los quarks son más pesados, el núcleo de quarks no se forma en absoluto. Pero la gran sorpresa estaba en otra parte. Incluso sin núcleo de quarks, la fracción de materia oscura \(f_D\) afecta fuertemente el radio de la estrella. Para los púlsares PSR J0437–4715 y XTE J1814–338 se han medido tamaños sospechosamente pequeños, y el modelo muestra que se pueden explicar si la materia oscura en la estrella está entre el 12% y el 88%.
La deformación de marea (la maleabilidad de la estrella en el campo gravitatorio de su compañera) también depende de \(f_D\). La famosa señal de ondas gravitacionales GW170817 dio un intervalo para el parámetro \(\Lambda_{1.4}\) (medida adimensional de rigidez) de 70 a 580. En este modelo, le corresponde precisamente \(0.12\lesssim f_D\lesssim0.88\). En otras palabras, la materia oscura actúa como un regulador de rigidez: cuanto más hay, más blanda y pequeña es la estrella.
Así, el ingrediente invisible se manifiesta a través del tamaño y la respuesta de la estrella. El espejo oscuro no solo cuelga al lado, sino que cambia la forma de lo que vemos.
Si una cucharadita de materia de una estrella de neutrones cayera a la Tierra, atravesaría el planeta de lado a lado, tal es su densidad.
En la novela «El huevo del dragón» de Robert Forward, en la superficie de una estrella de neutrones viven diminutas criaturas inteligentes cuya bioquímica se basa en reacciones nucleares.