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Las Estrellas de Neutrones y sus colisiones, posible origen de los átomos pesados del Universo

Creada28-10-2019
Modificada28-10-2019
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Diciembre5

Reseña del Documental Pesadillas de las Estrellas de Neutrones de la serie La Historia del Universo

Pesadilla de las Estrellas de Neutrones

Documental de la serie La Historia del Universo (T7, E1, 2019), en el que se muestran recientes descubrimientos sobre las Estrellas de Neutrones. Entre ellos, que quizás son las colisiones de Estrellas de Neutrones las que producen los Elementos Pesados del Universo.

En Agosto de 2.017, en el observatorio LIGO se captaron Ondas Gravitacionales durante un período de tiempo largísimo: más de 100 segundos. Cuando unos años antes se detectaron las ondas producidas por la fusión de dos Agujeros Negros, éstas apenas duraron un par de segundos.

Dirigiendo varios observatorios hacia NGC 4993, en la constelación de Hidra, se observaron también radiaciones de Rayos Gamma, X, Ultravioleta, Visible, Infrarrojo y Radio.

La explicación que se dio es que todas esas radiaciones fueron emitidas por la colisión de dos estrellas de neutrones.

La Cuna de los Metales Pesados

Edo Berger es un astrofísico que desde hace años estudia el proceso de formación de los elementos.

Los elementos más ligeros, hasta el Hierro, se forman durante la combustión de una estrella, por los procesos de fusión que convierten el Hidrógeno en Helio, y éste en Oxígeno, Carbono, Nitrógeno, Fósforo y otros cada vez más pesados, hasta llegar al Hierro.

Durante mucho tiempo se ha pensado que los elementos más pesados que el Hierro, hasta el Uranio, al requerir gran cantidad de energía se deberían producir en el momento de producirse la explosión de una Supernova, pero todos los intentos de programar una simulación virtual con las leyes físicas conocidas que generara elementos pesados fracasaron en el intento.

Buscando otra posibilidad, Berger pensó que, puesto que los átomos pesados, para mantenerse estables necesitan muchos más neutrones que protones, tal vez sería más fácil que se formaran allí donde hubiera muchos neutrones. Por ejemplo, en una estrella de neutrones.

Colisión de Estrellas de NeutronesCuando en Agosto de 2017 se enteró de que se había detectado la colisión de dos Estrellas de Neutrones, y que se habían grabado miles de horas de datos de varios observatorios al mismo tiempo, Berger pensó que podría probar su teoría.

Las observaciones espectroscópicas de los gases emitidos por la colisión revelaron que contenían Oro, grandes cantidades, varias veces más oro que la masa de toda la Tierra. Y otros muchos elementos pesados, también en grandes cantidades.

¿Es posible que los elementos más pesados que el Hierro se originaran no en las frecuentes explosiones de Supernovas sino en las poco frecuentes colisiones de Estrellas de Neutrones?

En el Interior de la Estrella de Neutrones

Una Estrella de Neutrones tiene una masa gigantesca, varias veces mayor que la del Sol, concentrada en una esfera de unos 20 Km de diámetro.

La densidad es tanta que una gota de su material pesaría tanto como una montaña de la Tierra.

Su relieve es muy aplanado. Si hay irregularidades en la superficie serían de apenas un cm de altura. Está rodeado por una atmósfera MUY densa, pero sólo se elevaría una cuarta sobre la superficie.

En su interior la materia se condensa en grumos. Éstos se concentran en filamentos. Éstos en láminas. Y éstas en tubos. Es como una mezcla de diversas pastas, ñoquis, espaguetis, placas de lasaña y macarrones.

Formación de las Estrellas de Neutrones

Las estrellas surgen como condensaciones de gas frío que se concentra por su propia fuerza gravitatoria. La presión en el interior es cada vez más grande, y cuando alcanza bastante intensidad los electrones no pueden soportar la presión y los núcleos atómicos comienzan a chocar, fusionándose el Hidrógeno en Helio.

Si la estrella es bastante masiva, también el Helio se fusionará en Carbono, Nitrógeno, Oxígeno y otros elementos cada vez más pesados hasta llegar al Hierro.

El Hierro ya no se puede fusionar en otros elementos más pesados, por lo que va acumulándose en el centro de la estrella, pero no para siempre. La presión gravitatoria de la estrella llega a ser mayor que la fuerza electromagnética de los electrones del Hierro y éste acaba comprimiéndose y colapsándose hacia el interior. Toda la masa de la estrella cae tras el núcleo y se produce una Supernova.

Gran cantidad de la masa de la estrella es expulsada en la explosión, pero la mayor parte queda en el centro, convertida en una Estrella de Neutrones.

Púlsares, Glitches y Magnetares

Las estrellas siempre tienen un cierto movimiento de rotación. Cuando se contraen para formar una Estrella de Neutrones, la rotación se acelera, llegando a rotar muy rápido, en milésimas de segundo. El material del interior tiene propiedades magnéticas y la rotación genera un campo magnético muy intenso, billones de veces más intenso que el de la Tierra.

Las líneas del Campo Magnético se entrecruzan y retuercen y provocan intensas deflagraciones magnéticas que surgen de los polos magnéticos. Y como los polos magnéticos no coinciden con el eje de rotación, esos rayos se disparan en un cono, como un faro descentrado, barriendo el espacio e iluminando con destellos los planetas que se encuentren en su camino.

Hasta los años 1.950 ningún astrónomo imaginaba que podían existir estos objetos ni que en la naturaleza se podrían dar fenómenos tan periódicamente exactos. Cuando se descubrió el primero de estos destellos pensaron que se trataba de emisiones artificiales, y los bautizaron como Pequeños Hombrecitos Verdes (Little Green Men, LGM). Una vez comprendido su funcionamiento, y visto que son objetos naturales, hoy los conocemos como Púlsares.

Y no son raros, hemos localizado más de 2.000 en la Vía Láctea, y esos son sólo aquellos cuyo cono luminoso pasa por la Tierra. Podría haber millones de púlsares cuyos conos luminosos no pasan por la Tierra.

Son tan precisos que algunos podrían ser usados como cronómetros. O como un Sistema de Posicionamiento Galáctico, similar al GPS.

Disco Voyager 2. Distancia a 14 Púlsares.Cuando la Voyager I fue enviada más allá del Sistema Solar, en una placa adosada al módulo se incluyó un gráfico con la distancia a 14 púlsares conocidos, con la esperanza de que si dentro de millones de años esa nave es encontrada por extraterrestres, pudieran usar ese mapa para localizar su origen.

Pero no siempre son tan precisos. En ocasiones se producen glitches, anomalías, parpadeos y cambios de velocidad de rotación. Se cree que la causa podría ser el intensísimo campo magnético que, sometido a un retorcimiento tan elevado por la rapidísima rotación, provoque deflagraciones y terremotos en el interior de la Estrella de Neutrones.

Un terremoto en la superficie se podría traducir en una falla de UN milímetro de altura, lo que en la Tierra sería insignificante, pero que allí partiría la corteza generando una intensa emisión de Rayos X.

La Estrella de Neutrones se podría convertir en un Magnetar, uno de los objetos más brillantes y peligrosos del Universo. Aproximadamente una de cada diez Estrellas de Neutrones se convierten en Magnetares.

 El campo magnético que las rodea es tan intenso y caótico que cualquier material que se acercarse a menos de un millón de Km sería destruido de inmediato.

Pero si las teorías de Berger se confirman, tal vez las Estrellas de Neutrones no sean sólo destructoras, sino también creadoras de los metales más pesados que el Hierro, tan necesarios para nuestra tecnología.

En mi opinión

Es un documental muy reciente, y aunque las hipótesis mencionadas no están completamente probadas, resultan de lo más interesante, y nos muestran cómo algunas cosas que dábamos por sabidas aún tienen que ser confirmadas por la ciencia.

Como ejemplo, el hecho de que los metales más pesados que el Hierro NO se crean en unos pocos segundos durante la explosión de una Supernova, como se había pensado hasta ahora, sino que se crean durante miles, tal vez millones de años, alrededor de las estrellas de neutrones.

En resumen, un Universo cada vez más sorprendente y maravilloso.

Ver Ficha de Pesadillas de las Estrellas de Neutrones de la serie La Historia del Universo

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