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(noticias nanowerk) Las estrellas de neutrones son productos finales de estrellas masivas y combinan una gran parte de la masa estelar original en una estrella superdensa con un diámetro de sólo unos diez kilómetros. El 17 de agosto de 2017, los investigadores observaron por primera vez las múltiples firmas de una fusión explosiva de dos estrellas de neutrones en órbita: ondas gravitacionales y enormes explosiones de radiación, incluida una explosión de rayos gamma.
Un equipo de investigación internacional ha desarrollado un método para modelar simultáneamente estas señales observables de una kilonova. Esto les permite describir exactamente qué sucede durante una fusión, cómo se comporta la materia nuclear en condiciones extremas y por qué tales eventos debieron haber creado oro en la Tierra.
El equipo publicó sus resultados en comunicación de la naturaleza (“NMMA: un marco de física nuclear y astrofísica de múltiples mensajeros para analizar fusiones de estrellas de neutrones binarias”).
![Simulación numérica de la eyección resultante de dos estrellas de neutrones en fusión. Los colores rojos se refieren al material expulsado con una alta proporción de neutrones, que normalmente parece más rojo que el material azul, que contiene una mayor proporción de protones.](https://www.nanowerk.com/news2/space/id64309_1.jpg)
Utilizando una nueva herramienta informática, un equipo formado por el Instituto Max Planck de Física Gravitacional y la Universidad de Potsdam ha conseguido interpretar simultáneamente los diferentes tipos de datos astrofísicos de una kilonova. Además, se pueden utilizar datos de observaciones de radio y rayos X de otras estrellas de neutrones, cálculos de física nuclear e incluso datos de experimentos de colisiones de iones pesados en aceleradores terrestres. Hasta ahora, las diferentes fuentes de datos se analizaban por separado y, en ocasiones, los datos se interpretaban utilizando diferentes modelos físicos.
«Al analizar los datos de forma coherente y simultánea, obtenemos resultados más precisos», afirma Peter TH Pang, científico de la Universidad de Utrecht. “Nuestro nuevo método ayudará a analizar las propiedades de la materia en densidades extremas. «También nos permitirá comprender mejor la expansión del universo y comprender en qué medida se forman elementos pesados cuando se fusionan estrellas de neutrones», explica Tim Dietrich, profesor de la Universidad de Potsdam y jefe del grupo Max Planck. en el Instituto Max Planck de Física Gravitacional.
Condiciones extremas en un laboratorio cósmico
Una estrella de neutrones es un objeto astrofísico superdenso formado por la explosión de una supernova al final de la vida de una estrella masiva. Al igual que otros objetos compactos, algunas estrellas de neutrones orbitan entre sí en sistemas binarios. Pierden energía debido a la emisión constante de ondas gravitacionales (pequeñas ondas en la estructura del espacio-tiempo) y finalmente chocan. Estas fusiones permiten a los investigadores estudiar principios físicos en las condiciones más extremas del universo.
Por ejemplo, las condiciones de estas colisiones de alta energía conducen a la formación de elementos pesados como el oro. De hecho, las estrellas de neutrones fusionadas son objetos únicos para estudiar las propiedades de la materia en densidades que superan con creces las de los núcleos atómicos.
El nuevo método se utilizó en la primera y hasta ahora única observación con múltiples mensajes de fusiones de estrellas de neutrones binarias. En este evento, descubierto el 17 de agosto de 2017, las últimas miles de órbitas de las estrellas una alrededor de la otra habían distorsionado el espacio-tiempo lo suficiente como para producir ondas gravitacionales, que fueron detectadas por los observatorios terrestres de ondas gravitacionales Advanced LIGO y Advanced Virgo.
Cuando las dos estrellas se fusionaron, los elementos pesados recién formados fueron expulsados. Algunos de estos elementos se desintegraron radiactivamente, provocando un aumento de temperatura. Provocada por esta radiación térmica, hasta dos semanas después de la colisión se registró una señal electromagnética en el rango óptico, infrarrojo y ultravioleta. Una explosión de rayos gamma, también provocada por la fusión de estrellas de neutrones, expulsó material adicional. La reacción del material de la estrella de neutrones con el medio circundante produjo rayos X y emisiones de radio que podrían monitorearse en escalas de tiempo que van desde días hasta años.
Resultados más precisos para futuras detecciones
Los detectores de ondas gravitacionales se encuentran actualmente en su cuarta fase de observación. El próximo descubrimiento de una fusión de estrellas de neutrones podría ocurrir en cualquier día, y los investigadores esperan ansiosamente poder utilizar la herramienta que han desarrollado.
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