Un estudio dirigido por el profesor Fan Yizhong del Observatorio de la Montaña Púrpura de la Academia de Ciencias de China ha logrado una precisión significativa en la determinación del límite superior de masa de las estrellas de neutrones no giratorias, un aspecto fundamental en el estudio de la física nuclear y la astrofísica. P>

Los investigadores demostraron que la masa gravitacional máxima de una estrella de neutrones no en rotación es de aproximadamente 2,25 masas solares con una incertidumbre de sólo 0,07 masas solares. Su estudio se publica en Physical Review D .

El destino final de una estrella masiva está íntimamente ligado a su masa. Las estrellas más ligeras que ocho masas solares terminan su ciclo de vida como enanas blancas, respaldadas por la presión de degeneración electrónica con un límite de masa superior bien conocido, el límite de Chandrasekhar, cerca de 1,4 masas solares.

En el caso de estrellas de más de ocho masas solares pero más ligeras de 25 masas solares, se producirán estrellas de neutrones que, en cambio, se sustentan principalmente por la presión de degeneración de neutrones. Para las estrellas de neutrones que no giran, también existe una masa gravitacional crítica (es decir, M_TOV ) conocido como límite de Oppenheimer, por encima del cual la estrella de neutrones colapsará y se convertirá en un agujero negro.

Establecer un límite de Oppenheimer preciso es todo un desafío. Sólo se pueden establecer límites sueltos basándose en el primer principio. Muchas evaluaciones específicas dependen en gran medida del modelo. El MTOV resultante son diversos y las incertidumbres son grandes.

El equipo del profesor Fan ha perfeccionado la inferencia de M_TOV incorporando observaciones sólidas de múltiples mensajeros y datos confiables de física nuclear, evitando las incertidumbres presentes en modelos anteriores. Esto incluye aprovechar los avances recientes en mediciones de masa/radio de los detectores de ondas gravitacionales LIGO/Virgo y el Explorador de composición interior de estrellas de neutrones (NICER).

En particular, incorporaron la información del límite de masa máxima inferida de la distribución de masa de las estrellas de neutrones y redujeron significativamente el espacio de parámetros, lo que llevó a una precisión sin precedentes en el MTOV inferido. . Se emplearon tres modelos diversos de reconstrucción de ecuaciones de estado (EoS) para mitigar posibles errores sistemáticos, lo que arrojó resultados casi idénticos para M_TOV y el radio correspondiente, que es de 11,9 km con una incertidumbre de 0,6 km en tres enfoques de reconstrucción EoS independientes.

La evaluación precisa de M_TOV conlleva profundas implicaciones tanto para la física nuclear como para la astrofísica. Indica una EoS moderadamente rígida para la materia de las estrellas de neutrones y sugiere que los objetos compactos con masas en el rango de aproximadamente 2,5 a 3,0 masas solares, detectados por LIGO/Virgo, tienen más probabilidades de ser los agujeros negros más ligeros. Además, los restos de la fusión de sistemas binarios de estrellas de neutrones que superen una masa total de aproximadamente 2,76 masas solares colapsarían en agujeros negros, mientras que los sistemas más ligeros darían lugar a la formación de estrellas de neutrones (supramasivas).