El interior de una estrella de neutrones es quizás el estado más extraño de la materia en el universo.Este material está tan compacto que sus átomos colapsan en un océano de material nuclear.Todavía no estamos seguros de si los nucleones conservan su integridad en este estado o si se disuelven en materia de quarks.Para comprender verdaderamente la materia de las estrellas de neutrones, necesitamos un agujero negro para aislarlo y ver cómo funciona.Esta es la razón por la que los astrónomos están entusiasmados con el reciente descubrimiento de no una, sino dos fusiones entre una estrella de neutrones y un agujero negro.
El comportamiento de un material está determinado por la ecuación de estado.Para las estrellas de neutrones, esta ecuación de estado es la ecuación TOV (Tolman-Oppenheimer-Volkov).Sin embargo, sin una mejor comprensión del núcleo de la estrella de neutrones, su uso es limitado.Por ejemplo, los mejores cálculos de TOV han puesto un límite superior a la masa de una estrella de neutrones de aproximadamente 2,16 masas solares, pero el límite podría llegar a 2,6 masas solares.Para que la ecuación TOV sea más precisa, es posible determinar si la materia de los quarks se forma en el núcleo de una estrella de neutrones o si se forma una estrella de neutrones extrema.estrella de quarks
La mejor oportunidad de aprender esto proviene de las observaciones de estrellas de neutrones que chocan con agujeros negros.Cuando dos agujeros negros chocan, no emiten luz directamente, solo ondas gravitacionales.Cuando una estrella de neutrones choca con un agujero negro, la estrella se rompe y solo el material de la estrella de neutrones emite luz.Al combinar las observaciones ópticas y de ondas gravitacionales de tales fusiones, podemos comprender mejor las estrellas de neutrones.
En enero de 2020, los astrónomos detectaron dos fenómenos de ondas gravitacionales, denominados GW200105 y GW200115.El primero fue la fusión de 9 masas solares y 1,9 masas solares, y el segundo fue la fusión de 6 masas solares y 1,5 masas solares.En ambos casos, la masa más pequeña es demasiado grande para una enana blanca, pero muy por debajo del límite de masa de una estrella de neutrones.Así que son las primeras fusiones identificadas de agujero negro/estrella de neutrones.Este es un gran problema y abrirá una comprensión más profunda de las estrellas de neutrones.
Desafortunadamente, los astrónomos han buscado un fenómeno óptico que coincida con la gravedad, pero no han encontrado nada.Por lo tanto, es imposible combinar datos ópticos y gravitacionales para tal fusión.Sin embargo, el equipo pudo calcular la probabilidad de encontrar una fusión similar en el futuro.Si dos eventos consecutivos no fueran una rara coincidencia, puede esperar ver alrededor de 50 eventos por año.
Las próximas observaciones de LIGO y Virgo serán en el verano de 2022. Si tiene suerte, le dará la primera observación detallada del interior de una estrella de neutrones.
referencia:R. Abbot, et al.“Observación de ondas gravitacionales provocadas por la fusión de dos estrellas de neutrones y agujeros negros.”The Astrophysical Journal Letters 915.1 (2021): L5.