Los científicos han logrado un gran avance en la comprensión de las fallas de las estrellas de neutrones mediante experimentos con supersólidos ultrafríos. Esta investigación vincula la mecánica cuántica y la astrofísica, revelando nuevos detalles sobre la dinámica interna de las estrellas de neutrones y abriendo nuevas formas de simular fenómenos estelares.
Las estrellas de neutrones han fascinado y desconcertado a los científicos desde que se detectó su firma por primera vez en 1967. Conocidas por sus destellos periódicos y su rápida rotación, las estrellas de neutrones se encuentran entre los objetos más densos del universo. Son tan masivos como el sol, pero están comprimidos en una esfera con un diámetro de sólo unos 20 kilómetros. Estos objetos estelares exhiben un comportamiento peculiar conocido como "catástrofe", en el que la estrella acelera repentinamente su rotación.
Este fenómeno sugiere que las estrellas de neutrones pueden ser parcialmente superfluidas. En un superfluido, la rotación se caracteriza por innumerables vórtices diminutos, cada uno de los cuales transporta una porción de momento angular. El mal funcionamiento se produce cuando estos vórtices escapan de la capa interior de la estrella hacia su capa exterior sólida, aumentando la velocidad de rotación de la estrella.
Un elemento clave de la investigación reside en el concepto de "supersólido", un estado que exhibe propiedades tanto cristalinas como superfluidas, que se predice que será un componente esencial de las fallas de las estrellas de neutrones. Los vórtices cuantificados "anidan" en el supersólido hasta que escapan colectivamente y, por lo tanto, son absorbidos por la capa exterior de la estrella, acelerando la rotación de la estrella. Recientemente, se han realizado fases supersólidas en experimentos con átomos dipolo ultrafríos, lo que brinda una oportunidad única para simular las condiciones dentro de las estrellas de neutrones.
Estudios recientes realizados por investigadores de la Universidad de Innsbruck y la Academia de Ciencias de Austria, así como del Laboratorio Nacional Gran Sasso y el Instituto Científico Gran Sasso en Italia, han demostrado que pueden ocurrir fallas en supersólidos ultrafríos que pueden servir como análogos versátiles del interior de las estrellas de neutrones. Este enfoque innovador permite explorar en detalle el mecanismo de centelleo, incluida su dependencia de la masa del supersólido.
La primera autora, Elena Poli, dijo: "Nuestro estudio establece un fuerte vínculo entre la mecánica cuántica y la astrofísica, proporcionando una nueva perspectiva sobre la naturaleza interna de las estrellas de neutrones. Las mutaciones proporcionan información valiosa sobre la estructura interna y la dinámica de las estrellas de neutrones. Al estudiar estos eventos, los científicos pueden aprender más sobre las propiedades de la materia en condiciones extremas".
Francesca Ferlaino destaca: "Este estudio demuestra un nuevo enfoque para comprender mejor el comportamiento de las estrellas de neutrones y abre nuevas vías para las simulaciones cuánticas de objetos estelares en laboratorios terrestres de baja energía".
La investigación fue publicada en Physical Review Letters y fue financiada por el Fondo Austriaco para la Ciencia FWF y el Consejo Europeo de Investigación ERC, entre otros.
Fuente compilada: ScitechDaily