Estrella de neutrones: qué es y por qué es la más densa del universo
Qué es una estrella de neutrones, cómo se forma a partir de una supernova, qué es un pulsar y cómo se compara con un agujero negro. Guía completa.
OBJETOS CELESTES
Atacama Stargazing
5/1/20262 min read
¿Qué es una estrella de neutrones?
Una estrella de neutrones es el núcleo colapsado de una estrella masiva que explotó como supernova. Cuando el núcleo de una estrella de entre 8 y 20 masas solares (M☉) agota su combustible nuclear, la presión de radiación que lo sostenía desaparece y el núcleo colapsa en fracciones de segundo bajo su propio peso. Si la masa residual del núcleo está entre aproximadamente 1,4 y 3 M☉, la gravedad comprime la materia hasta densidades donde los electrones y protones se fusionan en neutrones, formando un objeto de unos 20 km de diámetro que contiene entre 1,4 y 2,5 veces la masa del Sol.
La densidad media de una estrella de neutrones es de aproximadamente 5 × 10¹⁷ kg/m³ —más de cien billones de veces la densidad del agua. Una cucharada de su material pesaría en torno a mil millones de toneladas métricas. En este estado, los neutrones mismos generan la presión de degeneración que detiene el colapso.
Propiedades físicas extremas
Temperatura y luminosidad
Recién formadas, las estrellas de neutrones tienen temperaturas superficiales de 10⁶ K (un millón de kelvin), emitiendo principalmente rayos X. Con el tiempo se enfrían lentamente: Cassiopeia A, con ~330 años de antigüedad, tiene temperatura superficial de ~2 × 10⁶ K. El telescopio espacial Chandra de NASA ha medido el enfriamiento de varias estrellas de neutrones jóvenes, confirmando los modelos de física de materia nuclear densa.
Campo magnético
Las estrellas de neutrones tienen los campos magnéticos más intensos del universo conocido: entre 10⁸ y 10¹⁵ gauss (comparado con 0,5 gauss del campo magnético terrestre). Las magnetares —una subclase de estrellas de neutrones con campos magnéticos de 10¹⁴–10¹⁵ gauss— liberan episódicamente gigantescas cantidades de energía en forma de destellos de rayos gamma detectables a miles de años luz.
Rotación: los pulsares
La mayoría de las estrellas de neutrones observadas son pulsares —estrellas que emiten haces de radiación electromagnética (rayos X o radio) desde sus polos magnéticos. Debido a la conservación del momento angular (como una bailarina que cierra los brazos), al colapsar de una estrella de radio solar a solo 10 km, la rotación se acelera drásticamente. El púlsar más rápido conocido, PSR J1748-2446ad, gira a 716 vueltas por segundo. El primer púlsar fue descubierto en 1967 por Jocelyn Bell Burnell, un hallazgo que mereció el Nobel de Física de 1974 (otorgado erróneamente solo a su supervisor, Antony Hewish).
Cómo se forma una estrella de neutrones: la supernova de colapso de núcleo
El proceso de formación dura menos de un segundo, pero libera más energía que el Sol emitirá en toda su vida (10⁴⁶ julios), el 99 % en forma de neutrinos. La onda de choque generada por el rebote del núcleo colapsado expulsa las capas externas de la estrella progénita a velocidades de 10.000–30.000 km/s, formando una nebulosa de supernova que se expande durante miles de años.
El ejemplo más estudiado es la Nebulosa del Cangrejo (Messier 1), remanente de la supernova SN 1054 observada por astrónomos chinos y árabes en 1054 d.C. En su centro, el púlsar del Cangrejo gira a 30 vueltas por segundo y alimenta con energía la nebulosa entera. Visible con telescopio desde el hemisferio sur.
Fusiones de estrellas de neutrones y ondas gravitacionales
Cuando dos estrellas de neutrones orbitan mutuamente en un sistema binario, la pérdida de energía por emisión de ondas gravitacionales hace que la órbita se encoja hasta que colisionan en un kilonova. El 17 de agosto de 2017, los detectores LIGO y Virgo detectaron el evento GW170817 —la primera detección de ondas gravitacionales de una fusión de estrellas de neutrones, simultánea con una explosión de rayos gamma observada por el telescopio espacial Fermi. El análisis del espectro óptico del kilonova confirmó la síntesis de elementos pesados (oro, platino, estroncio, lantano) en la explosión, resolviendo el misterio de la nucleosíntesis de elementos más pesados que el hierro.
Pulsares observables desde el Atacama
La Nebulosa del Cangrejo (Messier 1), en la constelación de Tauro, contiene el púlsar más estudiado del cielo. Desde San Pedro de Atacama es observable con telescopios de apertura media como la nebulosa brillante que rodea al púlsar central. El remanente de supernova 1987A en la Gran Nube de Magallanes — a solo 168.000 años luz y visible desde el hemisferio sur — es el remanente de supernova más cercano y mejor observado en la historia moderna.
Atacama Stargazing incluye objetos de este tipo en los tours de cielo profundo: remanentes de supernova, nebulosas de emisión y cúmulos globulares donde las estrellas de neutrones abundan en etapas de reciclaje como mili-pulsares.
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El ciclo de vida estelar, observable desde Atacama
Aunque las estrellas de neutrones en sí son invisibles a telescopios convencionales, las nebulosas de supernova que las producen —y las estrellas que están en camino a convertirse en ellas— son visibles desde San Pedro de Atacama en una noche despejada. Nuestra guía te explica qué podrás ver durante un tour astronómico.
