estructura interior de estrella de neutrones

El núcleo de un átomo suele imaginarse como una esfera densa donde protones y neutrones están mezclados. Pero en algunos isótopos, los neutrones pueden sobresalir mucho más allá de esa esfera, formando una capa difusa: un halo de neutrones. Esto ocurre sobre todo en núcleos con muchos más neutrones que protones.

Una estrella masiva agota su combustible y su núcleo colapsa en fracciones de segundo. Nace una supernova y, con ella, una lluvia breve pero intensa de neutrinos. Estas partículas apenas interactúan con la materia, por lo que escapan libremente llevando información sobre la catástrofe.

Trece mil millones de años la luz viajó a través del vacío cósmico. Eludió galaxia masivas que, como predijo Einstein, actuaban como lentes gigantes — amplificando y distorsionando el resplandor lejano. En 2023, el instrumento NIRSpec del James Webb capturó esa luz y la descompuso en espectros.

En física nuclear reinó durante mucho tiempo la convicción de que dos neutrones no pueden formar un estado ligado: se atraen demasiado débilmente y se dispersan de inmediato. Sin embargo, en la superficie de los núcleos ricos en neutrones, donde la densidad de la materia cae a milésimas de la nuclear normal, la situación cambia radicalmente.

El telescopio espacial James Webb se asomó al corazón del remanente de supernova SNR 0540-69.3, lo que queda tras la muerte de una estrella masiva en una galaxia vecina.

Un bebé caliente y un adulto frío: la misma estrella de neutrones se ve diferente. Apenas nace en la explosión de una supernova, está al rojo vivo a decenas de miles de millones de grados. Pero con el tiempo se enfría y se contrae, como un metal que se encoje al enfriarse. Para la estrella PSR J1012+5307, esta transición significa una reducción del radio de casi el doble.

Antes se consideraba a Urano y Neptuno como gigantes de hielo debido a las supuestas capas de agua, metano y amoniaco congelados. Nuevos cálculos pintan un panorama diferente: en sus profundidades se esconde un océano de magma caliente que, bajo una presión enorme, ha absorbido una cantidad colosal de hidrógeno.

Las estrellas de neutrones son bolas superdensas de restos de estrellas que explotaron. Algunas las vemos como púlsares, faros cósmicos que envían destellos de radio. Lo que hay en su interior ha sido un misterio durante mucho tiempo.

Una olla de gachas hirviendo donde, en lugar de grano, hay capas de oxígeno y silicio, y el fuego debajo está a punto de apagarse, y la estrella colapsará sobre sí misma.

Una olla en la que hierve una sopa de tres ingredientes. El cocinero cambia las proporciones sobre la marcha y se sigue la pista mediante la posición de un punto en una escala triangular. Así, más o menos, es como los físicos analizan los neutrinos procedentes de una explosión de supernova.

En el interior de una estrella masiva, antes de la explosión, las capas se apilan unas sobre otras como las capas de una cebolla. A veces, dos capas adyacentes, la de carbono y la de oxígeno, se mezclan. Es como cuando en una olla de sopa se mezclan las capas de caldo y verduras si las remueves con una cuchara.

Una estrella de neutrones es el núcleo muerto de una estrella que alguna vez explotó, comprimido hasta el tamaño de una ciudad. Si cerca hay una estrella normal, la estrella de neutrones le succiona materia como una aspiradora. Esa materia cae sobre la superficie y forma una corteza: una capa sólida de núcleos atómicos ricos en neutrones.

Los neutrinos son partículas diminutas que apenas interactúan con la materia. Atraviesan una estrella sin obstáculos, como balas a través de la niebla. Cuando una estrella masiva se prepara para explotar, su núcleo se contrae, la temperatura aumenta y comienzan a escapar neutrinos.

Mucho antes, Fritz Zwicky predijo que tras la explosión de una supernova nace una diminuta estrella de neutrones. Años después, Jocelyn Bell Burnell captó sus pulsaciones, descubriendo los púlsares.