Pasta nuclear: Este podría ser el material más fuerte del universo


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Pasta nuclear: Este podría ser el material más fuerte del universo

Una forma de materia realmente extraña que se encuentra en los objetos ultradensos, como las estrellas de neutrones, parece un buen candidato para el material más fuerte del Universo. Según los nuevos cálculos, alcanza un valor 10 mil millones de veces más fuerte que el acero.

Charles Horowitz, físico de la  Indiana University Bloomington dijo en comunicado a Science News:

Esta es una figura loca. Pero el material también es muy, muy denso, por lo que ayuda a hacerlo más fuerte”.

Las estrellas de neutrones son uno de los puntos finales del ciclo de vida de una estrella de gran masa. Una vez que el núcleo de una estrella se ha quemado como hierro, se colapsa, comprimiendo los protones y los electrones en neutrones y neutrinos.

Los neutrinos escapan, pero los neutrones están empaquetados densamente en un objeto entre 10 y 20 kilómetros (6-12 millas) de diámetro.

Esta densidad increíblemente alta hace algo extraño para los núcleos de los átomos en la estrella. A medida que te acercas más y más hacia el centro, la densidad aumenta, aplastando y apretando los núcleos hasta que se deforman y se fusionan.

Se cree que las estructuras nucleares resultantes se parecen a la pasta, de ahí el nombre, que se forma justo dentro de la corteza de la estrella. Algunas estructuras se aplanan en láminas como lasaña, algunas son tubos de bucatini, otras son hebras de espagueti y otras son grumos de gnocchi. Su densidad es inmensa, más de 100 billones de veces la del agua.

Crédito: Caplan & Horowitz/arXiv

Como se puede imaginar, la recreación de ese tipo de densidad en un entorno de laboratorio simplemente no va a suceder, por lo que, lamentablemente, nadie construirá una máquina nuclear de espagueti. Afortunadamente, los científicos ahora tienen acceso a poderosas simulaciones por computadora, así que esto es lo que usaron en su lugar.

Crearon modelos de pasta nuclear simulada y aplicaron presión para ver cómo respondía el material. Descubrieron que la fuerza necesaria para romper la pasta nuclear era 10 mil millones de veces la fuerza necesaria para romper el acero.

Aunque la corteza de una estrella de neutrones se calculó previamente como extraordinariamente fuerte también, la pasta nuclear fue aún más fuerte. Este resultado sugiere que la corteza iónica de una estrella de neutrones se rompería significativamente antes que la pasta en el medio.

Esto, a su vez, podría tener un efecto sobre la ruptura de la corteza en ciertas situaciones, dijeron los investigadores, tales como erupciones de desintegración resonantes durante fusiones de estrellas de neutrones o explosiones de magnetar.

Los autores escribieron en su estudio:

Además, la gran fuerza y ​​densidad de la pasta nuclear predicha por este trabajo sugiere que las estrellas de neutrones pueden soportar grandes montañas ‘enterradas’ en la corteza interna”.

Simulaciones de la «pasta nuclear»
Simulaciones de la «pasta nuclear». Crédito: C. J. Horowitz, et al. ©2015 American Physical Society

Lo que esto significa es que, debido a estas regiones densas, el interior de la estrella de neutrones puede ser irregular y desigual. Y si este es el caso, las estrellas de neutrones podrían estar generando constantemente ondas gravitatorias: ondas en el tejido del espacio-tiempo.

No serían muy fuertes. Ciertamente, no es lo suficientemente fuerte como para ser detectado por la configuración actual en el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), teniendo en cuenta lo difícil que es detectar una colisión masiva entre dos agujeros negros.

Pero tal vez las actualizaciones futuras a LIGO podrían mejorar su sensibilidad. O el Laser Interferometer Space Antenna (LISA), planeado para un lanzamiento en 2034, podría detectar estas ondas débiles.

La investigación no solo arroja algo de luz sobre la naturaleza de la pasta nuclear, está sentando las bases para futuras observaciones que algún día podrían proporcionar una prueba concreta de su existencia.

El documento ha sido aceptado en Physical Review Letters, y puede leerse en el sitio web de pre-impresión arXiv.org.

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