Nadie sabe si las estrellas de quarks existen, pero se publica en Science un artículo que muestra cómo distinguirlas de las estrellas de neutrones cuando están en un sistema binario y emiten radiación como un púlsar de milisegundos. Una estrella compacta en rápida rotación emite pulsos de radiación de forma periódica debido a su intenso campo magnético. Los sistemas binarios formados por dos púlsares han permitido verificar de forma indirecta la existencia de ondas gravitatorias gracias a la reducción de su periodo de emisión. Kent Yagi y Nicolás Yunes (Univ. Estatal de Montana, EEUU) afirman que las estrellas compactas en rotación rápida se deforman de forma diferente según su composición y que ello afecta a su emisión como púlsares. El resultado es que el momento cuadripolar de la radiación de los púlsares binarios es diferente entre estrella de neutrones y estrellas de quarks. La variación del periodo de emisión de los púlsares de milisegundos además de permitir comprobar la validez de la relatividad general (Premio Nobel de Física de 1993) también podría permitir descubrir la existencia de las estrellas de quarks. Para ello habría que observar uno que violara, en apariencia, la relatividad general, pero que lo hiciera siguiendo las predicciones de este nuevo artículo. Toda una sorpresa para muchos. El artículo técnico es Kent Yagi, Nicolás Yunes, “I-Love-Q: Unexpected Universal Relations for Neutron Stars and Quark Stars,” Science 341: 365-368, 26 Jul 2013.
Yagi y Yunes proponen usar este diagrama, al que llaman I-Love-Q, porque se basa en la teoría de Love para las mareas gravitatorias, para distinguir entre las estrellas de neutrones y las hipotéticas estrellas de quarks. La masa y el radio de una estrella compacta, sea una estrella de neutrones o una hipotética estrella de quarks, depende de la ecuación de estado de la materia nuclear a muy altas densidades (recuerda que la ecuación de estado relaciona la densidad de energía ρ con la presión p). Una estrella en rotación a alta velocidad se caracteriza por su momento de inercia y por su deformabilidad, esta última determinada por su momento cuadripolar y por el llamado número de marea de Love. En la actualidad las medidas astrofísicas no permiten distinguir entre estrellas de neutrones y estrellas de quarks (si existen) observadas de forma individual. Sin embargo, en sistemas binarios cuando se comportan como púlsares, la variación de su periodo en el diagrama I-Love-Q muestra una diferencia que podría permitir su descubrimiento. Buenas noticias a los amantes de la idea de las estrellas de quarks, cuya materia “extraña” (formada por quarks arriba, abajo y extraños) ha conmovido la imaginación de muchos escritores de ciencia ficción.
En este blog también puedes leer “Estrellas de quarks, entre la hipótesis y la realidad (o el caso de la supernova SN2006gy),” 20 julio 2008, y “El misterio del remanente de la supernova SN 1987A: quizás es una estrella de quarks,” 29 marzo 2009.
PS: En los comentarios SantaKlaus habla sobre el límite máximo para la masa de una estrella de neutrones. Todavía no lo sabemos. Estas estrellas están formadas por capas y la ecuación de estado exacta para su núcleo todavía no es conocida. Las estimaciones teóricas apuntan a una masa máxima del orden de 2,1 masas solares. Las dos estrellas de neutrones con mayor masa entre las conocidas están en un sistema binario acompañadas de una estrella enana blanca, lo que facilita la estimación de su masa, en los púlsares PSR J1614-2230 y PSR J0348+043, con masas de 1,97 ± 0,04 y 2,01 ± 0,04, resp. Por ello se cree que el límite de 2,1 masas solares es bastante razonable.
En cuanto a las (hipotéticas) estrellas de quarks el límite máximo para su masa se estima en unas 2,5 masas solares, aunque la incertidumbre es tan grande que podría estar entre 2 y 3 masas solares. Por ejemplo, B. Franzon et al., “Cold Quark Matter in Compact Stars,” AIP Conf. Proc. 1520: 382-384, 2013, estiman el siguiente diagrama masa versus radio para las estrellas de quarks.
En este campo las estimaciones son muy complicadas. Gracias a los experimentos sobre el plasma de quarks y gluones poco a poco se irá desvelando la física de las estrellas de quarks (si es que pueden llegar a existir).
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