rotación de estrella de neutrones

Dos bailarines en un mismo escenario: uno tira de su pareja hacia un lado, el otro hacia el opuesto. En el cristal Cu2(OH)3Br, conocido como botallackita, los átomos de cobre se disponen en cadenas donde los espines (momentos magnéticos) de iones vecinos se alinean ya sea en paralelo, como en un ferromagneto, o en antiparalelo, como en un…

Es como un récord en una carrera de velocidad: para batirlo necesitas una carrera perfecta. Pero los púlsares sub-milisegundo púlsares tienen una carrera demasiado corta. El púlsar más rápido conocido, PSR J1748-2446ad, da 716 vueltas por segundo, más rápido que una batidora de cocina.

Imagina dos peonzas lanzadas sobre una mesa. Si giran en el mismo sentido, su rotación conjunta es grande; si giran en direcciones opuestas, la rotación total puede ser nula, aunque cada peonza por separado gire rápido. En una pareja de estrellas de neutrones que se aproximan antes de fusionarse, el papel de esas peonzas lo desempeñan sus rotaciones propias, los espines.

Un globo que se desinfla a tirones rebota por la habitación: el chorro de aire sale primero hacia un lado y luego hacia otro. Así se comporta una estrella moribunda cuando expulsa su envoltura hinchada. Solo que en lugar de aire hay gas ardiente, y en lugar del globo, una futura enana blanca (el denso remanente de una estrella, del tamaño de la Tierra).

En el centro de una estrella moribunda, cuando su núcleo se comprime en una esfera de neutrones, nace una tormenta invisible. Billones de neutrinos —partículas que casi no interactúan con la materia— se agitan en el plasma ardiente.

Un cúmulo globular —un denso enjambre de cientos de miles de estrellas— atraviesa la galaxia como una bala perfora el agua. En materia oscura ordinaria (esa masa invisible que mantiene unidas a las galaxias), debería perder velocidad rápidamente debido a la fricción dinámica.

La corona solar vive una vida turbulenta. Los campos magnéticos aquí obedecen los movimientos de la densa superficie del Sol (la fotosfera), pero a veces ellos mismos reescriben el patrón magnético. Durante las erupciones, los bucles coronales —arcos de plasma— se retuercen y se reconectan.

En el corazón mismo de la Vía Láctea, alrededor de un agujero negro supermasivo invisible, giran estrellas. Una de ellas, S301, completa una órbita en solo 8,7 años. Su trayectoria es una elipse muy aplastada: a veces se acerca casi rozando al agujero negro, y otras se aleja hasta perderse.

El radio de la estrella cae mil kilómetros. No porque su masa haya crecido, sino porque su propio campo magnético ha comprimido la corteza, como un corsé invisible.

Un carrusel no solo te hace girar en círculo: con cada vuelta también se enrosca ligeramente en el suelo. Este movimiento, parecido a un sacacorchos, es la esencia de la carga NUT, una propiedad especial del espacio-tiempo que los físicos estudian desde mediados del siglo pasado.

89 milisegundos. Eso dura la avalancha de vórtices que acelera bruscamente la rotación del púlsar Vela — uno de los púlsares más famosos por sus glitches. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran a gran velocidad, nacidas del colapso de supernovas.

Como un carrusel: es más fácil hacer girar uno ligero que uno pesado. Algo similar ocurre con las estrellas de neutrones, los restos superdensos de estrellas que han explotado. Los astrónomos examinaron unas cincuenta sistemas binarias donde una estrella de neutrones orbita alrededor de otra y notaron que cuanto más masiva es la estrella, más largo es su período de rotación.

Dos estrellas de neutrones —restos ultradensos de estrellas masivas— se fusionan en una sola, y el espacio a su alrededor se estremece: nace una onda gravitacional, una ondulación en el propio tejido del espacio-tiempo. Casi al mismo tiempo, del lugar de la catástrofe surge un estrecho chorro de materia: el jet.

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.

En 2017, el telescopio de neutrinos antártico IceCube detectó una partícula con una energía de unos 290 TeV proveniente de las profundidades del cosmos.

Cuando dos estrellas de neutrones giran una alrededor de la otra, sus cuerpos no permanecen como esferas rígidas. La gravedad de la compañera estira cada estrella, creando protuberancias de marea, de manera similar a como la Luna eleva el agua en los océanos de la Tierra.

Cuando dos estrellas superdensas giran en un baile íntimo, el espacio a su alrededor tiembla. Ese temblor —las ondas gravitacionales— es captado por gigantescos detectores en la Tierra. Pero descifrar la señal no es fácil: hay que entender con qué nos enfrentamos, si con un par de agujeros negros o de estrellas de neutrones.

Una estrella de neutrones es el resto de una gigante que explotó, comprimido hasta el tamaño de una ciudad. Una cucharadita de su materia pesa mil millones de toneladas. Dentro de una estrella así, las partículas están tan apretadas que empiezan a manifestarse efectos cuánticos. Uno de ellos es la rotación propia de las partículas, o espín.

Entre los cientos de lunas del Sistema Solar, Nereida ejecuta la danza más desesperada: se precipita hacia Neptuno a 1,4 millones de kilómetros, luego se eleva hasta 9,7 millones, y todo en menos de un año terrestre. Su excentricidad de 0,75 es la marca de un vagabundo capturado.

Lanza un puñado de monedas sobre la mesa: cada una caerá de cara o de cruz por su cuenta. Ahora imagina que las monedas comienzan a darse la vuelta, empujándose unas a otras. Algo así hacen los neutrinos en un medio muy denso.

En el interior de una estrella de neutrones, la materia está tan comprimida que los núcleos atómicos se fusionan en largos filamentos y láminas planas. Los astrofísicos llaman a estas estructuras fideos nucleares. En su superficie, la densidad de la materia cae casi a cero, como si emergieras de un denso gel al aire enrarecido.

Una estrella de neutrones es una esfera del tamaño de una ciudad, pero con una masa como la de todo el Sol. Su campo magnético puede desgarrar átomos a miles de kilómetros de distancia.

Dos corrientes rápidas de partículas cargadas chocan — y las líneas de campo magnético comienzan a romperse y reconectarse. Este proceso alimenta las erupciones solares y las auroras boreales. Usualmente se pensaba que todas las partículas se comportan igual, como balas de un mismo rifle.

Dos estrellas de neutrones son dos esferas del tamaño de una ciudad, pero con la masa del Sol. Cuando se acercan en espiral, las fuerzas de marea estiran a cada una, como si una mano gigante apretara y retorciera una pelota de rugby. La estrella comienza a vibrar: en su interior corren ondas de densidad, como círculos en el agua tras lanzar una piedra.

Si golpeas una campana, zumba a una sola altura. Y si colocas una segunda lengüeta en su interior y ambas suenan sin tocarse, el sonido se vuelve más complejo. Algo así es una estrella de neutrones de un nuevo estudio. No es solo una esfera incandescente: en su interior pueden fluir dos líquidos que no se mezclan, por ejemplo, neutrones superfluidos y plasma ordinario.

Una peonza gira tan rápido que está a punto de despedazarse. Añádele un imán potentísimo — tan fuerte que, si estuviera en lugar de la Luna, borraría los datos de todas las tarjetas de crédito de la Tierra. Eso es un magnetar: un resto estelar ultradenso, un conglomerado de materia donde una cucharadita pesa como una montaña.

Una estrella de neutrones es un trompo con la masa del Sol, comprimido al tamaño de una ciudad. Nace en el fuego de una supernova y normalmente solo frena su rotación. Pero a veces, sin razón aparente, de repente acelera: ese tirón se llama glitch.

El cristal de iridato de perovskita SrIrO₃ se asemeja a una fila de soldados, donde cada iridio porta un momento magnético. Cuando parte de los 'soldados' de iridio se reemplazan por estaño, que no posee momento magnético, la fila se vuelve más dispersa.

Antes los astrónomos calculaban la masa de las galaxias como si fueran esferas perfectas. Pero una galaxia es un panqueque plano. El nuevo modelo 'Perdido y Encontrado' tiene en cuenta la forma real: suma la atracción de todas las partes del disco, no solo del abultamiento central.

El cielo nocturno está lleno de faros que parpadean con regularidad. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente, y sus pulsos de radio llegan con la precisión de un mecanismo de relojería. Pero hay otros faros: permanecen en silencio durante minutos u horas, y de repente emiten un pulso único — y vuelven a callarse.

Una estrella de neutrones es el núcleo comprimido de una estrella muerta, un objeto del tamaño de una ciudad pero de densidad monstruosa. Algunas de estas estrellas se convierten en púlsares, faros cósmicos que emiten pulsos de radiación estrictamente periódicos.

Un electrón en un cable ordinario es como un mensajero que lleva a la vez el paquete y la firma del destinatario: su carga y su espín siempre van juntos. Pero si el cable se hace tan delgado como un solo átomo, el mensajero se siente apretado.

Cuando dos núcleos de plomo chocan a gran velocidad, por un instante nace una nube de materia incandescente: más densa y caliente que el centro del Sol. A través de esa nube vuelan chorros de partículas: haces estrechos, como rayos láser, arrancados por el impacto.

Una peonza que gira tan rápido que logra completar 220 vueltas en un solo segundo: eso es justo lo que ha capturado el radiotelescopio chino FAST. Se trata del púlsar PSR J1810-0623, una estrella de neutrones del tamaño de una ciudad pero con más masa que el Sol. Cada 4,55 milisegundos, su haz de radio barre la Tierra, como un faro en el océano cósmico.

Una estrella de neutrones es una ciudad del tamaño de una metrópolis comprimida hasta las dimensiones de un pequeño asteroide. A su alrededor hierve un plasma —un gas de partículas cargadas— a través del cual corren ondas como ondas en la superficie de un estanque. Hay tres tipos de ondas: de Alfvén (A), ordinarias (O) y extraordinarias (X).

La gigante roja en la constelación del Cisne se ha hinchado tanto que sus capas externas fluyen hacia su vecina pequeña pero pesada: una enana blanca. El gas gira alrededor de la enana como el agua en un desagüe y cae sobre ella. Pero en CH Cygni ese flujo no es tranquilo: cada 682.5 segundos la emisión de rayos X se enciende y se apaga.

El sistema de Saturno hace 300 millones de años parecía una pista de baile abarrotada. El satélite más masivo, Titán, comenzó a desplazarse, y ese movimiento desequilibró a sus vecinos. Una de las lunas se estrelló contra Titán; los escombros giraron como un torbellino, uniéndose para formar Hiperión.

Un rayo láser incide sobre un cristal brillante y regresa transformado: ligeramente desplazado en color, con otra polarización. En un campo magnético, esa metamorfosis de la luz se vuelve especialmente notable.

El púlsar de la Nebulosa del Cangrejo parpadea como un faro: cada 33 milisegundos emite un pulso de radio, y así, con la precisión de un reloj atómico. Pero a veces su rotación se desvía: la estrella de repente se acelera un poco, como si algo girara en su interior.

Usando el telescopio Keck y el método de espectroscopía (análisis de luz que revela la velocidad de rotación), los astrónomos midieron 32 objetos: desde planetas gigantes hasta enanas marrones, cuerpos más pesados que los planetas pero más ligeros que las estrellas y que no llegaron a encenderse.