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ZAPPING 0091, 16-05-2002


Estrellas de una nueva y extraña forma de materia

Prometimos desarrollar este tema en un Zapping anterior: Los astrónomos del telescopio espacial Chandra creen haber encontrado una estrella de quarks, un conglomerado de partículas fundamentales de apenas unos kilómetros de diámetro pero con una masa mucho mayor a la de nuestro sol. Si esta rara naturaleza de la estrella es confirmada, sería el primer ejemplo de la presencia de este estado de la materia en el universo.


Telescopio espacial Chandra

La hipótesis de la existencia de este tipo de estrellas de quarks fue propuesta por los teóricos en los '80. La NASA anunció hace muy poco el descubrimiento de una estrella con las características previstas, basándose en observaciones realizadas con el telescopio espacial Chandra de rayos X. El nombre de la estrella es RX J1856 y está a 360 años luz de la Tierra.

Se creía hasta ahora que RX J1856 era una estrella de neutrones. Este tipo de cuerpo se formaría luego del estallido de una estrella muy masiva y el posterior colapso de los restos, durante el cual la materia se comprime de una manera extrema, cayendo sobre sí misma. En este estado, la atracción gravitatoria entre las partículas de los átomos supera la repulsión eléctrica entre ellas, que tendería a mantenerlas apartadas, y causa la fusión de los protones y electrones, que se convierten en neutrones. Éstos se aprietan entre sí a una densidad inimaginable. Una taza de té llena de la materia comprimida de una estrella de neutrones pesaría mil millones de toneladas. Pero las mediciones realizadas con el Chandra sugieren que, si el modelo actual es correcto, RX J1856, que sólo tiene once kilómetros de diámetro, es demasiado pequeña para ser una estrella de neutrones.

Jeremy Drake, de el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, y sus colegas, sugieren que lo que ha ocurrido en esta estrella es que en lugar de formarse neutrones y permanecer estables, el proceso de compresión continuó y entonces éstos se disolvieron en una masa aún más densa compuesta por los constituyentes de las partículas, los quarks. Este estado físico tiene un nombre: materia extraña, en la cual se ha roto y desmoronado la estructura espacial de empaquetamiento de los tres quarks componentes de un protón o un neutrón.

Hay más candidatos: otro pulsar de rayos X observado antes, llamado SAX J1808.4-3658, localizado en la constelación de Sagitario, que gira a un ritmo de una revolución cada 2,5 milisegundos, supera también la línea roja que fija el modelo de estrella de neutrones. Aquí también habría ocurrido el raro fenómeno: los quarks "up" y "down" que componen las partículas nucleares tales como los protones y neutrones estarían en una masiva "sopa" en lugar de formar estructuras confinadas al interior de las partículas. Los quarks son los verdaderos componentes funadamentales de la materia. Se encuentran siempre confinados en grupos de tres, y parecen ser inseparables, ya que no se ha detectado jamás un quark solitario. Un protón, por ejemplo, está formado de dos quarks "up" y uno "down". Un neutrón se compone de dos quarks "down" y uno "up". Otras partículas más exóticas, formadas en las colisiones de alta energía creadas en los laboratorios, están constituidas por otros tipos de quark —hay por lo menos cuatro clases de quarks exóticos— a los que se llama "strange" ("extraños"). En la materia extremadamente comprimida, los quarks podrían pasar a un estado "desconfinado", lo que la convertiría en una melaza sin estructura compuesta de quarks "up", "down" y "strange".


Imagen de rayos X del chorro de energía que brota de un objeto masivo

Todo esto es teoría, aunque los físicos tienen la esperanza de que en poco tiempo más los nuevos colisionadores de partículas, como el Large Hadron Collider del CERN, en Génova, crearán las condiciones extremas que se necesitan para romper la estructura de la materia y liberar a los quarks.

Drake dice que la materia extraña podría ser bastante común en el universo. Sería estable y crecería como un cristal, incorporando los neutrones y protones que encuentra en sus cercanía. Es posible, agrega, que todas las estrellas de neutrones sean, en realidad, estrellas de quarks. Y se declara imparcial en la preferencia por uno u otro modelo.

RX J1856: vista de una hipotética estrella de quarks.
© NASA/Chandra

Por supuesto, hay quienes dudan. El astrónomo Frederick Walter, de la Universidad Estatal de New York, Stony Brook, cree que el anuncio es prematuro. Los pocos conocimientos sólidos que tiene el mundo científico sobre la temperatura y composición de las estrellas podrían causar errores de cálculo en el verdadero tamaño del diámetro de esa estrella, volviendo incierto el modelo.

Si se trata de una estrella de quarks, por supuesto que es un descubrimiento espectacular, pero no hay ninguna evidencia de que sea así, opina Walter. Hay una explicación alternativa: que la variación en la temperatura de la estrella haga difícil una correcta estimación de su diámetro. La posibilidad de que haya sucedido esto es menor al 10 %, ya que sería necesario que se haya presentado la coincidencia de que la parte más caliente de la estrella estuviera apuntando hacia nosotros. Pero aunque sea baja, hay una probabilidad de que así sea.

Michael Turner, un astrofísico de la Universidad de Chicago coincide en opinar que los resultados de esta observación no son definitivos y que es necesario estudiar otros cuerpos para confirmar que las estrellas de quarks existen realmente.

"Las observaciones del Chandra nos demuestran que los objetos que encontramos en regiones extremas del espacio se pueden usar para comprobar teorías físicas", agrega Turner. Y concluye: "El universo se puede utilizar como un poderoso laboratorio".



Más datos en:
Zapping #0087, La materia "extraña"
Zapping #0075, Chorros estelares de miles de millones de kilómetros
Noticias del 13/Abril/2002: Habría un nuevo tipo de materia en dos estrellas colapsadas
Drake, J. J. et al. Is RX J185635-375 a Quark Star?. Preprint, (2002).

Traducido, adaptado y ampliado por Eduardo J. Carletti de un trabajo de Nature News Service / Macmillan Magazines Ltd 2002



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