Revelan posible origen de misteriosos «latidos» detectados en estrellas zombis
Los inusuales pulsos han dado lugar a numerosas teorías extravagantes, incluida la posibilidad de que una antigua civilización esté intentando comunicarse con nosotros, como en la serie de ficción El problema de los tres cuerpos (Netflix).
Crédito: MysteryPlanet.com.ar.
Cuando se descubrieron por primera vez las estrellas de neutrones —restos ultradensos de estrellas masivas que explotaron en supernovas— en 1967, los astrónomos pensaron que sus extraños pulsos periódicos podían ser señales de una civilización extraterrestre. Aunque ahora sabemos que estos «latidos» provienen de los haces de radiación de estos cadáveres estelares y no de vida alienígena, su precisión los convierte en excelentes relojes cósmicos para estudiar fenómenos astrofísicos, como la velocidad de rotación y la dinámica interna de los cuerpos celestes.
Sin embargo, en ocasiones, su precisión de reloj se ve interrumpida por pulsos que llegan inexplicablemente antes de lo esperado, indicando una anomalía o un repentino aumento en la velocidad de giro de las estrellas de neutrones. Aunque las causas exactas de estas «fallas» —o glitches si se prefiere un término más informático— siguen sin estar claras, se ha observado que las energías de las anomalías siguen la ley de potencias (también conocida como ley de escala), una relación matemática presente en muchos sistemas complejos.
Vórtices superfluídicos
Ahora, reanalizando 533 conjuntos de datos de púlsares, un equipo de físicos descubrió que su modelo de una red de vórtices cuánticos coincide con el comportamiento observado de estas «fallas» en estrellas de neutrones, sin necesidad de ajustes adicionales.
«Han pasado más de cincuenta años desde que se descubrieron las estrellas de neutrones y aún no comprendemos por qué ocurren los glitches. Por eso, proponemos un modelo para explicarlo», dijo Muneto Nitta, co-investigador principal en la Universidad de Hiroshima.
Dos teorías principales explican estas fallas: los terremotos estelares y las avalanchas de vórtices superfluídos. Aunque los terremotos estelares pueden justificar el patrón observado, no explican todas las fallas. La teoría más aceptada es la de los vórtices superfluídos, que sugiere que la liberación repentina de estos vórtices provoca las anomalías.
Una estrella de neutrones es el objeto más denso que los astrónomos pueden observar directamente, comprimiendo una masa equivalente a medio millón de veces la de la Tierra en una esfera de aproximadamente 19 kilómetros de diámetro, similar en tamaño a la isla de Manhattan, como se muestra en esta ilustración. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
«En el escenario estándar, se cree que la liberación de vórtices podría explicar el origen de las fallas», comentó Nitta. Sin embargo, no hay consenso sobre qué desencadena esta liberación.
«Nuestro modelo no necesita mecanismos adicionales. Basta con considerar la estructura de los superfluidos de onda p y onda s. En nuestro modelo, los vórtices están conectados entre sí y no pueden liberarse de uno en uno, sino en grandes grupos, lo que causa las anomalías», explicó Nitta.
El núcleo superfluido de una estrella de neutrones mantiene una rotación constante, mientras que su componente externo desacelera, liberando ondas gravitacionales y pulsos electromagnéticos. Esta diferencia de velocidad hace que la estrella expulse vórtices superfluídos para recuperar el equilibrio. Los vórtices están entrelazados y arrastran a otros con ellos, provocando los glitches.
La imagen muestra el modelo de red de vórtices cuánticos propuesto por los autores del estudio. El núcleo interno de onda p (rosa) rodea al núcleo externo de onda s (gris). Crédito: Muneto Nitta y Shigehiro Yasui.
Los investigadores proponen que existen dos tipos de superfluidos en las estrellas de neutrones. La superfluidez de onda s, presente en el núcleo exterior, forma vórtices cuantizados enteros (IQVs), mientras que la superfluidez de onda p en el núcleo interior favorece la formación de vórtices semi-cuantizados (HQVs). Cuando los IQVs ingresan al núcleo de onda p, se dividen en HQVs, formando estructuras complejas parecidas a un cactus.
Las simulaciones mostraron que el comportamiento de las energías de glitches en su modelo coincide estrechamente con los datos observados, indicando que su modelo refleja con precisión la realidad.
«Aunque no podemos observar directamente el superfluido de onda p, nuestro modelo simple pero poderoso demuestra que su existencia explica el comportamiento de las fallas», concluyó Shigehiro Yasui, coautor del estudio y profesor asociado en la Universidad de Nishogakusha.
Las estrellas de neutrones son difíciles de observar directamente, por lo que es crucial establecer conexiones entre su estructura interna y los datos de observación.
Estos resultados fueron publicados en la revista Scientific Reports.
Fuente: EurekAlert. Edición: MP.
