Realmente no entendemos las estrellas de neutrones. Oh, sabemos que ellos están - son los restos de algunas de las estrellas más masivas del universo - pero revelar su funcionamiento interno es un poco complicado, porque la física que los mantiene con vida es poco conocida.

Pero de vez en cuando, dos estrellas de neutrones chocan entre sí, y cuando lo hagan, tienden a explotar, escupiendo sus entrañas cuánticas por todo el espacio. Dependiendo de la estructura interna y composición de las estrellas de neutrones, la "eyección" (el término científico educado para el vómito de proyectil astronómico) se verá diferente para nosotros, los observadores terrestres, dándonos una forma burda pero potencialmente poderosa de entender a estas exóticas criaturas.

Turrón de estrella de neutrones

Como habrás adivinado, las estrellas de neutrones están hechas de neutrones. Bien, principalmente. También tienen algunos protones nadando dentro de ellos, lo cual es importante para más adelante, así que espero que lo recuerdes.

Las estrellas de neutrones son los núcleos sobrantes de algunas estrellas realmente grandes. Cuando esas estrellas gigantes se acercan al final de sus vidas, comienzan a fusionar elementos más ligeros en hierro y níquel. El peso gravitacional del resto de la estrella continúa aplastando esos átomos juntos, pero esas reacciones de fusión ya no producen un exceso de energía, lo que significa que nada impide que la estrella continúe colapsando desastrosamente sobre sí misma.

En el núcleo las presiones y densidades se vuelven tan extremas que los electrones aleatorios son empujados dentro de los protones, convirtiéndolos en neutrones. Una vez que se completa este proceso (que toma menos de una docena de minutos), esta bola gigante de neutrones finalmente tiene los medios para resistir un colapso mayor. El resto de la estrella rebota en ese núcleo recién forjado y explota en una hermosa explosión de supernova. dejando atrás el núcleo:la estrella de neutrones.

Espirales de fatalidad

Así que como dije las estrellas de neutrones son bolas gigantes de neutrones, con toneladas de material (¡el valor de unos pocos sol!) apiñado en un volumen no más grande que una ciudad. Como puedes imaginar los interiores de estas exóticas criaturas son extraños, misterioso, y complejo.

¿Los neutrones se agrupan en capas y forman pequeñas estructuras? ¿Son los interiores profundos una espesa sopa de neutrones que se vuelven más y más extraños a medida que avanzas? ¿Eso da paso a cosas aún más extrañas? ¿Qué pasa con la naturaleza de la corteza, la capa más externa de electrones empaquetados?

Hay muchas preguntas sin respuesta cuando se trata de estrellas de neutrones. Pero afortunadamente la naturaleza nos dio una forma de mirar dentro de ellos.

Menor desventaja:tenemos que esperar a que dos estrellas de neutrones choquen antes de tener la oportunidad de ver de qué están hechas. ¿Te acuerdas de GW170817? De hecho, es el gran descubrimiento de ondas gravitacionales que emanan de dos estrellas de neutrones en colisión. junto con una serie de observaciones de seguimiento de telescopios de disparo rápido en todo el espectro electromagnético.

Todas estas observaciones simultáneas nos dieron la imagen más completa hasta ahora de las llamadas kilonovas, o poderosas explosiones de energía y radiación de estos eventos extremos. El episodio particular de GW170817 fue el único capturado con detectores de ondas gravitacionales, pero ciertamente no es el único que ocurre en el universo.

Una esperanza de neutrones

Cuando las estrellas de neutrones chocan, las cosas se complican muy rápido. Lo que hace que las cosas sean especialmente complicadas es la pequeña población de protones que acecha dentro de la estrella de neutrones, en su mayoría neutrones. Debido a su carga positiva y la rotación ultrarrápida de la propia estrella, son capaces de crear un campo magnético increíblemente fuerte (en algunos casos, los campos magnéticos más poderosos de todo el universo) y esos campos magnéticos juegan algunos juegos malvados.

Tras la colisión de una estrella de neutrones, los restos andrajosos de las estrellas muertas continúan arremolinándose en órbita rápida, con algunas de sus entrañas expandiéndose en una titánica onda expansiva, alimentado por la energía del choque.

El material en remolino restante forma rápidamente un disco, con ese disco enhebrado por fuertes campos magnéticos. Y cuando fuertes campos magnéticos se encuentran dentro de discos que giran rápidamente, comienzan a doblarse sobre sí mismos y amplificarse, volviéndose aún más fuerte. A través de un proceso no entendido del todo (porque la física, como el escenario, se vuelve un poco desordenado) estos campos magnéticos se enrollan cerca del centro del disco y canalizan el material hacia afuera y lejos del sistema por completo:un chorro.

Los chorros uno en cada polo, explotar hacia afuera, llevando radiación y partículas lejos del accidente automovilístico cósmico. En un artículo reciente, investigado investigó la formación y la vida útil del jet, mirando con especial atención el tiempo que tarda en formarse un jet después de la colisión inicial. Resulta que los detalles del mecanismo de lanzamiento a chorro dependen del contenido interior de las estrellas de neutrones originales:si cambia la forma en que se estructuran las estrellas de neutrones, obtienes diferentes historias de colisiones y diferentes firmas en las propiedades de los jets.

Con observaciones más horripilantes de kilonovas, aún podríamos discernir algunos de estos modelos, y aprenda qué es lo que realmente hace funcionar a las estrellas de neutrones.