La materia en los núcleos de las viejas enanas blancas y la corteza de las estrellas de neutrones se comprime a densidades inimaginables por intensas fuerzas gravitacionales. La comunidad científica cree que esta materia está compuesta de cristales de Coulomb que se forman a temperaturas potencialmente tan altas como 100 millones de Kelvin.

Denis A. Baiko y Andrew A. Kozhberov, científicos de investigación del Instituto Ioffe de San Petersburgo, Rusia, aclarar la física de estos cristales esta semana en la revista Física de Plasmas .

Un cristal de Coulomb se forma cuando los núcleos atómicos desnudos se alinean en una red a densidades y temperaturas donde la energía cinética promedio de los iones es aproximadamente 175 veces menor que la energía potencial típica de las fuerzas de Coulomb que generan repulsiones entre ellos.

Este estudio es el primer análisis simultáneo de los efectos de los campos magnéticos fuertes y la detección de electrones sobre el movimiento de los iones en un cristal de Coulomb.

"Este proyecto es la descripción más detallada de estos cristales hasta la fecha, ", Dijo Baiko." Esto es especialmente importante en astrofísica para nuestra comprensión de la evolución de las estrellas de neutrones y las enanas blancas ".

Como una estrella agota su suministro de gas hidrógeno, muere y sucumbe a su propia gravedad. Estrellas, como nuestro sol, morir y formar enanas blancas, mientras que las estrellas más grandes forman estrellas de neutrones. Baiko se sintió atraído por una descripción realista de la materia de la corteza de las estrellas de neutrones que lo llevó a examinar los cristales de Coulomb.

En el estudio, los investigadores desarrollaron una serie de cálculos para examinar las propiedades de fonones o vibraciones dentro de la red de cristales de Coulomb. Durante el experimento, También se expusieron cristales de diferentes densidades a una gama de temperaturas.

El equipo comenzó con un cristal de Coulomb ideal y una complejidad añadida gradualmente:un fondo de electrones polarizable, magnetización del movimiento iónico y varias estructuras reticulares. Cada uno de estos efectos cambia los fonones de diferentes formas. Según Baiko, Estos cálculos se pueden utilizar para comprender la termodinámica, propiedades cinéticas y elásticas de los cristales de Coulomb en costras de estrellas de neutrones y núcleos de enanas blancas.

En el futuro, Baiko y su equipo quieren calcular la conductividad eléctrica y térmica de los electrones debido a la dispersión inelástica de electrones y fonones en cristales de Coulomb fuertemente magnetizados. La conductividad térmica determina la velocidad a la que se transporta el calor desde los núcleos calientes a la superficie de las estrellas. mientras que se requiere conductividad eléctrica para comprender la difusión y deriva del campo magnético. Tal cálculo permitiría reconstruir historias térmicas y magnéticas de estos fascinantes objetos estelares.

"Lo emocionante de este trabajo es que uno puede tener en cuenta varios efectos físicos diversos simultáneamente y obtener nuevos, resultados esclarecedores y relevantes utilizando medios bastante modestos, "Dijo Baiko." Es agradable. "