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24/Jul/06



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Estrellas de quarks, clave de secretos cuánticos

El nacimiento de un nuevo tipo de estrella podría desencadenar las explosiones más potentes del Universo.

 
La ilustración muestra el tamaño relativo entre una estrella de neutrones (20 km de diámetro), una estrella de quarks (12 km) y el Gran Cañón del Colorado (30 km de extensión borde a borde)
(Astroenlazador) - Los quarks son los bloques fundamentales de construcción de la materia. Las colisiones a velocidades relativistas rompen las partículas subatómicas en sus fragmentos constituyentes, es entonces cuando los misteriosos y tremendamente elusivos quarks se dan a conocer durante un fugaz instante antes de recombinarse de nuevo instantáneamente. Esta inestabilidad impide prácticamente su estudio requiriendo complejos equipamientos como los gigantescos aceleradores, donde se generan las colisiones entre partículas.

Científicos de la Universidad de Calgary y el Laboratorio Nacional Argonne, en Illinois, han predicho una nueva vía de estudio para desentrañar la naturaleza de los quarks: las estrellas de neutrones. Una estrella de neutrones es tan densa que una cucharadita de su material pesaría miles de millones de toneladas. Tal densidad genera intensas presiones en el núcleo estelar, en ocasiones de magnitud suficiente para exprimir los usuales agrupamientos de quarks y que éstos permanezcan libres. Este proceso, denominado "deconfinamiento de quarks", puede efectivamente transformar una estrella de neutrones en una "estrella de quarks". Durante este nacimiento de un nuevo especimen de estrella se liberarían tremendas cantidades de energía produciendo lo que los astrónomos de Calgary y el Laboratorio Argonne han denominado una "Nova Quark", una implosión teórica que, de existir, ayudaría a comprender determinadas explosiones muy energéticas observadas en el Universo cuya explicación aún no existe.

Rachid Ouyed, astrofísico y líder del proyecto, afirma que las estrellas de quarks son los únicos lugares de la naturaleza donde podríamos observar quarks libres, un laboratorio natural para estudiar sus propiedades. El comportamiento de los quarks, como bloques de construcción de la materia, tiene importantes implicaciones en las leyes fundamentales de la física, de ahí la importancia de su comprensión para los científicos. Ouyed, junto al doctorando Jan Staff, de la Universidad de Calgary y Prashanth Jaikumar, postdoctoral asociado del Laboratorio Argonne, ya han comenzado a realizar predicciones sobre los quarks individuales de las estrellas de quarks, cuyas propiedades sin duda variarían debido a estas partículas subatómicas.

¿Cómo podría detectarse una estrella de quarks si realmente existiese? Esta cuestión depende de calcular las condiciones óptimas para la formación de una estrella de quarks: los candidatos óptimos son las estrellas de neutrones de giro muy veloz y masa entre 1,5 y 1,8 masas solares; esto significa que una de cada cien estrellas de neutrones conocidas podría ser una estrella de quarks. Si esta teoría fuese correcta se observarían dos Nova-Quark cada día. De hecho, las estrellas de neutrones serían bastante comunes en nuestra galaxia.

Los cálculos también sugieren que el núcleo de las estrellas de neutrones pesadas altamente magnetizadas puede componerse de quarks pocas horas después de su nacimiento. Estrellas de neutrones con campo magnético de magnitud intermedia contendría quarks libres mil años más tarde, cifra insignificante a escala cosmológica.

Las estrellas de quarks posiblemente generan emisiones similares a las estrellas de neutrones salvo determinadas ondas de radio. Esta carencia de radioemisión ya se ha observado en un tipo de estrellas de neutrones, de las cuáles se conocen siete. Si la teoría es correcta tal vez se trate de estrellas de quarks.

Otro intrigante fenómeno astrofísico puede hallar aquí la explicación que permaneció oculta durante cuarenta años. Las explosiones de rayos gamma podrían hallarse asociadas a las Nova-Quark. Simulaciones informáticas predicen cómo el campo magnético de una estrella de neutrones podría cambiar a medida que se transforma en una estrella de quarks; estas explosiones liberan una energía comparable a la de los GRBs.

Aportado por Eduardo J. Carletti


            

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