08/May/09

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Los físicos de la IU hallan una corteza estelar 10 mil millones de veces más fuerte que el acero

La investigación realizada por un físico teórico de la Indiana University muestra que la corteza de las estrellas de neutrones es 10 mil millones de veces más fuerte que el acero o cualquier otra aleación metálica de mayor fortaleza en la Tierra

Charles Horowitz.

Charles Horowitz, profesor en el Departamento de Física de la Facultad de Artes y Ciencias de la IU (Universidad de Indiana), llegó a esa conclusión después de realizar simulaciones de computadora de dinámica molecular a gran escala en la Indiana University y en el Laboratorio Nacional Los Alamos en Nuevo Mexico. La investigación aparece hoy, viernes 8 de mayo, en las Physical Review Letters.

Presentando una fuerza de gravedad extrema al tiempo que giran 700 veces por segundo, las estrellas de neutrones son estrellas enormes que colapsaron una vez que cesó en sus núcleos la fusión nuclear y la producción de energía. Lo único más denso es un agujero negro, y una cucharada de té de materia de una estrella de neutrones pesaría aproximadamente 100 millones de toneladas.

Los científicos desean comprender la estructura de las estrellas de neutrones, en parte porque las irregularidades superficiales, o montañas, en la corteza podrían irradiar ondas gravitatorias y a su vez crear ondas en el espacio-tiempo. Comprender a qué altura puede llegar una montaña antes de desplomarse por la gravedad de la estrella de neutrones, o calcular la tensión de rotura de la corteza, también tiene implicancia para entender mejor los terremotos estelares o los gigantescos destellos de un magnetar.

"Hicimos un modelo de una pequeña región de la corteza de una estrella de neutrones siguiendo los movimientos individuales de hasta 12 millones de partículas", dijo Horowitz con respecto al trabajo dirigido a través del Centro de Teoría Nuclear de la IU en la oficina del Vice Administrador de Investigación. "Entonces calculamos cómo se deforma la corteza, y finalmente cómo se rompe bajo el peso extremo de una montaña de una estrella de neutrones".

Llevadas a cabo en un gran grupo de computadoras en el Laboratorio Nacional Los Alamos, y basado en versiones más pequeñas creadas sobre unos circuitos de hardware especialmente preparados para dinámica molecular en la IU, las simulaciones identificaron la corteza de una estrella de neutrones que superaba en mucho la fortaleza de cualquier material conocido en la Tierra.

El modelo descubrió que la corteza podía ser tan resistente que podía provocar ondas gravitatorias que no sólo podían limitar los períodos de giro de algunas estrellas, sino que también se podían detectar con telescopios de alta resolución llamados interferómetros. Una versión en línea del trabajo de investigación "La tensión de rotura de la corteza de una estrella de neutrones y ondas gravitatorias" se puede encontrar (PDF en inglés) aquí

"El máximo tamaño posible de estas montañas depende de la tensión de rotura de la corteza de la estrella de neutrones", dijo Horowitz. "La gran tensión de rotura que hallamos debería sostener montañas en una estrella de neutrones de rápida rotación del tamaño suficiente para irradiar ondas gravitatorias de manera eficiente".

Por la intensa presión interna que se encuentra en las estrellas de neutrones, es menos probable que las fallas estructurales y las impurezas que suelen debilitar a las rocas y al acero sometan a tensiones a los cristales que se forman durante la nucleosíntesis que se produce para formar la corteza de una estrella de neutrones. Comprimida por la fuerza gravitatoria, la corteza puede soportar una tensión de rotura de 10 mil millones de veces la que se necesitaría para partir el acero.

Un poco antes este año, Horowitz fue elegido miembro de la American Physical Society, la preeminente organización de físicos en Estados Unidos, por su contribución en la investigación de la materia nuclear densa. Su trabajo más reciente sobre estrellas de neutrones fue respaldado por una subvención del U.S. Ministerio de Energía y a través de Shared University Research Grants de la IBM a la IU. Trabajaron con Horowitz Don Berry, analista principal de sistemas con el High Performance Applications Group en los University Information Technology Services de la Universidad de Indiana University, y Kai Kadau en el Laboratorio Nacional Los Alamos.

Fuente: Indiana University. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard