Premsa universitària de Catalunya, el País Valencià, les Illes Balears, Catalunya Nord, Andorra i l'Alguer|dimarts , juny 19, 2018
Sou aquí: Home » Recerca » Investigadors de la UPC i de l’IAC descobreixen una de les estrelles de neutrons més massives

Investigadors de la UPC i de l’IAC descobreixen una de les estrelles de neutrons més massives 

compartir

upc Estrella-neutrons-massiva-UPC-IAC

Investigadors del grup de recerca en Astronomia i Astrofísica de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i de l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han trobat, amb un mètode pioner, una estrella de neutrons d’unes 2,3 masses solars: una de les més massives mai detectades. L’estudi ha estat publicat el 23 de maig a la revista ‘The Astrophysical Journal’ (ApJ) i obre una nova via de coneixement en molts camps de l’astrofísica i la física nuclear.

Les estrelles de neutrons (sovint anomenades púlsars) són romanents estel·lars que han arribat al final de la seva vida evolutiva: ‘neixen’ de la mort d’un estel d’entre 10 i 30 masses solars. Malgrat el seu petit tamany (al voltant dels 20 quilòmetres de diàmetre) les estrelles de neutrons poden presumir de contenir més massa que el Sol; són, així, particularment denses.

Investigadors de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i de l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han aconseguit mesurar, amb un mètode innovador, la massa d’una de les estrelles de neutrons més pesades que es coneixen. L’estrella, descoberta el 2011 i anomenada PSR J2215+5135, té unes 2,3 masses solars, una de les masses més grans detectades entre els més de 2.000 púlsars registrats actualment. Malgrat que en un estudi publicat el 2011, un grup d’astrònoms havia trobat indicis d’un altre púlsar molt massiu –de 2,4 masses solars–, la ‘massa rècord’ amb més consens científic d’un púlsar era, anteriorment, de 2 masses solars, basada en dos sistemes que es van trobar els anys 2010 i 2013.

La recerca ha estat liderada per Manuel Linares, investigador Marie-Curie del grup de recerca en Astronomia i Astrofísica (GAA), vinculat al Departament de Física de la UPC i a l’Escola d’Enginyeria de Barcelona Est (EEBE), en col·laboració amb els astrònoms Tariq Shahbaz iJorge Casares, de l’IAC. Per a aquest estudi s’han utilitzat dades obtingudes amb el Gran Telescopi Canàries (GTC) –el major telescopi òptic i infraroig del món–, el telescopi William Herschel (WHT), del Grup de Telescopis Isaac Newton (ING), i el telescopi IAC80, així com models dinàmics d’estrelles binàries amb irradiació. L’article, amb el títol ‘Peering into the dark side: magnesium lines establish a massive neutron star in PSR J2215+5135’, ha estat publicat a The Astrophysical Journal (ApJ).

Mètode de mesura pioner
L’equip ha desenvolupat, a més, un nou mètode –més precís que els utilitzats fins ara– per mesurar masses d’estrelles de neutrons (púlsars) en binàries compactes. I és que l’estrella de neutrons mesurada forma part d’un sistema binari, en què dues estrelles orbiten al voltant d’un centre de massa comú: en aquest cas, una estrella ‘normal’ –com el Sol– ‘acompanya’ l’estrella de neutrons. L’estrella secundària, o companya, es veu fortament irradiada per l’estrella de neutrons. 

Com més massiva és l’estrella de neutrons, més ràpid es mou l’estrella companya en realitzar l’òrbita. El mètode utilitzat per establir la massa del púlsar consisteix a utilitzar línies espectrals de diferents elements químics (hidrogen, magnesi) per mesurar la velocitat amb què es mou l’estrella companya. Això ha permès a l’equip liderat per Manuel Linares mesurar per primera vegada la velocitat dels dos costats de l’estrella companya (el costat irradiat i el costat ‘fred’) i demostrar que una estrella de neutrons pot tenir més de dues vegades la massa del Sol.

Aquest nou mètode suposa, així mateix, la possibilitat de realitzar estudis similars en una població d’estrelles de neutrons que no para de créixer, ja que, durant els darrers 10 anys, el telescopi de raigs gamma de la NASA Fermi-LAT ha revelat desenes de púlsars semblants a l’analitzat en aquest estudi, el PSR J2215+5135. El mètode, en principi, també es pot utilitzar per mesurar la massa de forats negres i nans blancs – romanents d’estrelles que moren amb més de 30 o menys de 10 masses solars, respectivament– quan aquests es troben en sistemes binaris semblants on la irradiació esdevé important. 

Més denses que un nucli atòmic
Poder determinar la massa màxima d’una estrella de neutrons té conseqüències molt importants per a molts camps de l’astrofísica, així com per a la física nuclear. Les interaccions entre nucleons –les partícules (neutrons o protons) que componen el nucli d’un àtom– a altes densitats són un dels gran misteris de la física actual. La gran densitat fa que les estrelles de neutrons siguin un laboratori natural per estudiar els estats de la matèria més densos i exòtics imaginables.

Els resultats també apunten a que per poder suportar el pes de 2,3 masses solars, la repulsió entre partícules en el nucli de l’estrella de neutrons ha de ser suficientment forta. Això indicaria que és poc probable que puguem trobar quarks lliures o altres formes de matèria ‘exòtiques’ en el centre del púlsar.

Enllaços a l’article:

‘The Astrophysical Journal’: ‘Peering into the dark side: magnesium lines establish a massive neutron star in PSR J2215+5135’   Accés a l’article (en obert): ‘Peering into the dark side: magnesium lines establish a massive neutron star in PSR J2215+5135’

IMATGE: Utilitzant un mètode pioner, l’equip ha mesurat la velocitat de les dues cares de l’estrella companya, trobant una de les estrelles de neutrons més massives que es coneixen. Crèdit: G. Pérez-Díaz/IAC, R. Hynes.

Related posts: