Una estrella de neutrones hecha de ladrillos holográficos exprés
El agua en un vaso parece continua, pero está formada por moléculas. De manera similar, durante mucho tiempo los físicos describieron la materia dentro de una estrella de neutrones como una sopa homogénea de protones y neutrones. Pero las estrellas de neutrones reales no son sopa. Son una multitud apretada de partículas donde cada neutrón siente a sus vecinos.
Los autores del nuevo trabajo abandonaron la imagen homogénea. Tomaron como base una herramienta inusual: la holografía. En el enfoque holográfico, las interacciones fuertes dentro del núcleo se describen mediante la curvatura de una dimensión extra, como la sombra de un objeto tridimensional en una pared plana. Cada barión (protón o neutrón) aparece como un diminuto vórtice: un solitón. Dos de estos vórtices se atraen mutuamente de una manera determinada. Los científicos calcularon la fuerza de esta atracción y comenzaron a apilar los vórtices en una red cristalina —como naranjas en una caja, pero en el orden más denso, cara a cara.
Al ensamblar dicha red, los autores calcularon cuánta energía corresponde a cada barión y cómo cambia la presión con la densidad. Ajustaron su modelo con dos puntos de anclaje: la densidad de saturación (cuando los núcleos en los átomos ordinarios dejan de comprimirse) y el potencial químico (la energía necesaria para añadir otro neutrón). Luego incorporaron al cálculo la masa de los piones —partículas que los bariones se lanzan entre sí como una pelota, manteniendo unido el núcleo. La rigidez resultante de la materia resultó estar cerca de la real, a diferencia de la aproximación homogénea.
Luego, los autores pasaron a la materia de la estrella de neutrones, donde protones y neutrones están mezclados con electrones y en equilibrio. Utilizando datos conocidos sobre la energía de simetría (la diferencia de energía entre la materia puramente neutrónica y la protón-neutrónica), obtuvieron una ecuación de estado híbrida. Con ella, las estrellas de neutrones en los cálculos resultan tal como las ven los telescopios de rayos X: un radio de unos 12–13 kilómetros y una masa de una vez y media la del Sol. Este enfoque, donde la materia se ensambla a partir de bariones-vórtices individuales, permitió por primera vez que un modelo holográfico concordara con las observaciones.
Si una estrella de neutrones del tamaño de una ciudad se comprimiera un poco más, se convertiría en un agujero negro —y su materia desaparecería tras el horizonte de sucesos.
En la novela «El huevo del dragón» de Robert Forward se describe la vida en la superficie de una estrella de neutrones, donde las reacciones nucleares son tan rápidas que la civilización se desarrolla en horas terrestres.