23 de noviembre de 2016
Ciclo "ConeckTalks"

"Las estrellas de neutrones nos permiten experimentar en situaciones extremas"

El astrofísico José Pons analiza en la Fundación Cañada Blanch las condiciones en los límites de la Física de estos objetos celestres

23.11.2016 | 19:52
Simulación de una estrella de neutrones

"Las estrellas de neutrones son unos laboratorios fantásticos para muchas ramas de la Física Fundamental que el Universo pone a nuestra disposición, y que nos permiten experimentar en unas situaciones extremas que no son reproducibles en los laboratorios terrestres por sus limitaciones", afirmó en la Fundación Cañada Blanch el catedrático de Astronomía y Astrofísica de la Universitat d´Alacant, José Pons. "Es como disponer de un experimento gratis en el espacio, que está funcionando en muchas estrellas de neutrones, y lo único que tenemos que hacer es saber observarlas y descifrarlas para poder entender qué hay más allá de algunos modelos de la Física", añadió.

Durante su conferencia "Estrellas de neutrones: en los límites de la Física", el astrofísico valenciano explicó los fundamentos de la formación de este tipo de astros, profundizó en las características de los púlsares, -la primera forma en que se observaron estas estrellas- y en los motivos por los que resultan tan interesantes para muchas ramas de la Física. Su disertación se produjo dentro del séptimo ciclo "ConecTalks" de divulgación científica que dirige Vicent Martínez, catedrático de Astronomía y Astrofísica de la Universitat de València. El ciclo, en el que colabora el Institut de Ciències Físico-naturals de la Institució Alfons el Magnànim, forma parte del programa de actividades de la Cátedra de Divulgación de la Ciencia establecida entre la Fundación Cañada Blanch y la Universitat.

Como unos laboratorios de Física Fundamental

José Pons, doctor en Ciencias Físicas por la Universitat de València, señaló que la principal razón del interés de las estrellas de neutrones son las condiciones muy extremas en las que se encuentran, con temperaturas y densidades muy altas y campos magnéticos muy intensos, que ofrecen la posibilidad de aprender nuevas cuestiones en los límites de la Física. Así, aseguró que "al igual que construimos laboratorios de Física de partículas con aceleradores o realizamos distintos experimentos en la Tierra, muchos de esos ensayos pero mucho más exagerados como explosiones y otros fenómenos, están ya funcionando todos los días en el Universo".

En el anterior sentido afirmó que "la naturaleza nos está haciendo el favor de realizar esos experimentos y si podemos observarlos y entenderlos, la información obtenida será complementaria a la obtenida en los aceleradores de partículas como en el Cern" -(el Laboratorio Europeo de Partículas Elementales construido en Ginebra). "Si logramos verlas como unos laboratorios de Física Fundamental para entender nuevas ideas físicas usándolas como experimentos, podremos también aprender muchas cosas", añadió.

Todo un Sol entre Burjassot y la Albufera

El profesor Pons se extendió en el análisis de los púlsares, unas estrellas de neutrones que giran a gran velocidad, son de pequeño tamaño pero de gran densidad y tienen un campo magnético muy intenso, lo que ocasiona que la radiación que emite la estrella se concentre en un haz en los polos magnéticos. Al girar, se genera un efecto tipo faro que produce que el haz de radiación se observe de modo intermitente como una pulsación, de ahí que coloquialmente se compare una estrella púlsar con un faro marino.

El astrofísico valenciano destacó que las estrellas de neutrones son tan compactas "que es como si comprimiéramos toda la masa del Sol dentro de un objeto de solo diez kilómetros de radio". "Estamos hablando –resaltó- de introducir toda la masa solar en una pequeña bola que cabría en la superficie que hay entre Burjassot y la Albufera". Sobre su formación explicó que cuando una estrella masiva, cuya masa está entre diez y treinta veces la masa del Sol, evoluciona muy rápidamente al final de su vida, llega a colapsar porque la gravitación es muy fuerte y no puede soportar su propia masa. "Tras el colapso –indicó- se produce un rebote que provoca la explosión que conocemos como supernovas de colapso gravitacional. No explota toda la estrella, sino la mayor parte de ella, pero el núcleo de la estrella original se queda colapsado, se enfría, se condensa y se forma ese objeto que denominamos estrella de neutrones".

Experimentaciones en situaciones extremas

Respecto a las distintas formas de localizarlas, José Pons relató que fue en la década de los sesenta del pasado siglo cuando se empezó a observarlas como púlsares para posteriormente verlas también a través de detectores de rayos X. Asimismo es posible su observación a través de grandes telescopios de entre ocho y diez metros de diámetro como el Gran Telescopio de Canarias, ya que por su tamaño pequeño la luz que emiten las estrellas de neutrones es muy reducida en comparación con una estrella normal. La detección por primera vez este año de ondas gravitacionales después de muchos esfuerzos, abre también la posibilidad de detectar alguna señal gravitacional en los próximos años.
Destacó posteriormente la importancia de estas estrellas, no solo para la Astronomía sino para la Física en general, "porque en ellas se dan unas condiciones que son muy peculiares, que no se producen en ningún otro lugar y que nos permiten realizar experimentos en situaciones extremas. Si exceptuamos los agujeros negros y el momento justo después del ´Big Bang´, allí encontraríamos los límites físicos con las condiciones más extremas", afirmó Pons, quien añadió que "desde muchos puntos de vista de la Física, en ellas se alcanzan unas condiciones irreproducibles en los laboratorios terrestres que nos permiten tener información experimental para poder contrastar los modelos teóricos de la Física".

Un supernúcleo con la mayor densidad

Desde el punto de vista de la Física Nuclear, José Pons comparó la densidad de un núcleo atómico con la de una estrella de neutrones, que es como un supernúcleo enorme en el que se alcanzan mayores densidades – casi un billón de kilogramos por centímetro cúbico, pero de diez kilómetros de radio- que en el interior de un núcleo atómico. "La Física nuclear –dijo- llega a experimentar densidades similares, pero no mucho mayores que las de los núcleos atómicos, a base de colisionar partículas, pero el único lugar en el que podemos encontrar densidades tres o cuatro veces mayores a la del centro de los núcleos atómicos sería en estas estrellas". "Por tanto, hay Física nuclear que solamente se puede probar observando y entendiendo estos objetos, un caso claro de límite extremo", aseveró.

Destacó también la intensidad de sus campos magnéticos como otro ejemplo de límite extremo, ya que en una estrella de neutrones se pueden observar fenómenos electromagnéticos imposibles de ver en ningún otro lugar del Universo. Así, aseguró que si el imán más potente fabricado en la Tierra puede alcanzar decenas de Tesla (que es la unidad de medida que indica la fuerza de un campo magnético en el sistema internacional) en cualquier estrella de neutrones hay campos de mil millones de Tesla, cuando el resto de estrellas más magnetizadas pueden tener unos pocos Tesla, o el de la Tierra es menor a una diezmilésima.

Por otra parte, el profesor Pons manifestó que en las estrellas de neutrones se producen fenómenos de superconductividad que son cuánticos pero a gran escala y únicos en el Universo. Si en la Tierra hay que bajar a pocos grados Kelvin –entre 200 y 270 grados bajo cero- para observar fenómenos en materiales superconductores o superfluidos, en el interior de las estrellas de neutrones, debido a su gran densidad, hay neutrones y protones libres, aquellos en estado superfluido y estos en estado superconductor. "Por tanto, -concluyó- desde el punto de vista de entender la Física de bajas temperaturas, también tendríamos ahí unos experimentos perfectos si pudiéramos observar cosas de su interior".

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