Un equipo internacional de científicos ha logrado un avance clave en la comprensión de las estrellas de neutrones, los objetos más densos del universo después de los agujeros negros.
Tras analizar decenas de miles de modelos teóricos, los investigadores identificaron una relación universal entre la masa y el radio de estas estrellas: su compacidad nunca puede superar el valor de 1/3.
Esto significa que, por ejemplo, si conocemos la masa de una estrella de neutrones, ahora podemos calcular con certeza que su radio debe ser al menos tres veces mayor que esa masa (expresada en unidades geométricas). Este hallazgo permite establecer un límite inferior para el tamaño de estas estrellas, algo que antes era muy difícil de determinar debido a su lejanía y pequeño tamaño.
El descubrimiento se basa en principios de la cromodinámica cuántica, una teoría que explica cómo los quarks y gluones —las partículas más pequeñas que forman la materia— interactúan entre sí. Esta teoría, aplicada a las condiciones extremas dentro de las estrellas de neutrones, revela cómo la física de partículas se conecta con la astrofísica.
Luciano Rezzolla, profesor de astrofísica teórica en la Universidad de Fráncfort, destaca que esta relación universal podría ser verificada pronto gracias a instrumentos como el experimento NICER en la Estación Espacial Internacional y los detectores de ondas gravitacionales. Eventos como la fusión de estrellas de neutrones, observada en 2017, ofrecen oportunidades únicas para comprobar estas predicciones.
La cromodinámica cuántica y las estrellas de neutrones
La Cromodinámica Cuántica (QCD) es una de las teorías fundamentales en la física de partículas. Esta describe la interacción fuerte, la fuerza mediada por partículas llamadas gluones, que es la responsable de confinar a los quarks dentro de los protones y neutrones, los bloques constructores de la materia ordinaria.
En el contexto de las estrellas de neutrones, la QCD adquiere una relevancia excepcional. Las condiciones extremas de presión y densidad que imperan en el núcleo de estos objetos celestes ultracompactos podrían forzar la aparición de formas exóticas de materia. Bajo estas condiciones, los quarks, que habitualmente están confinados dentro de los neutrones, podrían ganar un cierto grado de libertad de movimiento (posiblemente formando una fase conocida como materia de quarks).
La aplicación de los principios de la Cromodinámica Cuántica al estudio de las estrellas de neutrones establece un vínculo crucial entre la física de partículas elementales y la astrofísica. Los investigadores utilizan esta teoría para predecir el comportamiento de la materia nuclear en condiciones que son imposibles de reproducir en cualquier laboratorio terrestre.
Este avance no solo mejora nuestra comprensión del universo, sino que también pone a prueba las leyes fundamentales de la física en condiciones que no pueden replicarse en la Tierra.
Con información de arXiv
