¡10 mil millones de veces más duro que el acero, es la sustancia "más dura" del universo! ¡La sustancia "más dura" del universo!
Los científicos tienen una imaginación mucho más rica que la gente corriente, siempre que puedan pensar con claridad. En física nuclear y astronomía, los científicos consideran un objeto como una placa.
Se trata de una estrella de neutrones, un cuerpo celeste denso y extremadamente poderoso. Está casi fuera de la categoría de estrellas y sólo "estrellas seleccionadas" pueden convertirse en estrellas de neutrones. Los científicos creen que puede ser la sustancia más dura del universo.
Entonces, ¿cómo se forman las estrellas de neutrones? ¿Por qué existen tales "placas" en las estrellas de neutrones? ¿Cómo lo explican los científicos? ¿Qué tiene de especial este "disco duro"? Este artículo responderá a esta pregunta desde dos aspectos: la idea de las estrellas de neutrones y los espaguetis de estrellas de neutrones. A continuación, veamos el "núcleo duro" de una estrella de neutrones que es 10 mil millones de veces más duro que el acero. sustancia más dura del universo?
Las estrellas de neutrones se convierten en espaguetis
No hay muchas estrellas de neutrones en el sistema solar, porque desde una perspectiva temporal, una estrella tarda al menos casi 10 mil millones de años en pasar de nacimiento hasta la muerte. En el caso de las estrellas de neutrones, no son lo contrario de los agujeros negros o las enanas blancas. Pero con un poco más de esfuerzo, una estrella de neutrones puede convertirse en un agujero negro.
Después de convertirse en una estrella de neutrones, las fuerzas gravitacionales y electromagnéticas aquí se volverán extremadamente extrañas y enormes. La materia condensada residual que forma el cuerpo principal de una estrella de neutrones es el remanente de la "quema" anterior de la estrella de neutrones. Finalmente, bajo la influencia de la gravedad, todas las partículas elementales se juntaron para formar la materia esférica más densa del universo.
¿Por qué? Como el entorno de una estrella de neutrones es muy especial, todo está comprimido en su interior. Si hay montañas en la estrella de neutrones, entonces la montaña más alta tiene sólo 2 milímetros de altura, lo que hace que la superficie de la estrella de neutrones sea muy "lisa".
Normalmente, cuando las estrellas tienen entre 10 y 29 masas solares, acaban con su vida y se convierten en estrellas de neutrones. Sus estructuras internas son increíbles, considerando que eran estrellas decenas de veces más masivas que nuestro sol. Una estrella de neutrones comprimirá todo en una "esfera" con un diámetro de sólo unas pocas decenas de kilómetros.
Debido a la excesiva gravedad, ni siquiera los científicos pueden descubrir qué hay dentro de la estrella de neutrones y qué está sucediendo. La opinión académica actual es que las estrellas de neutrones tienen diferentes estructuras de materia retorcida por neutrones. Para completar la investigación básica sobre las estrellas de neutrones, y quizás para facilitar la denominación y el registro, los científicos nombraron las estructuras con el nombre de espagueti.
Quizás simplemente sean amantes de la pasta, de todos modos, se les ocurrió el nombre. Echemos un vistazo a la estructura de la pasta de las estrellas de neutrones.
Fideos de estrella de neutrones "incondicionales"
Primero está la superficie de la estrella de neutrones, donde la materia simple está envuelta en una estructura similar a una "rosquilla" cerca de la superficie. Los neutrones son neutrones redondos, parecidos a burbujas. Una vez dentro de una estrella de neutrones, una intensa presión obliga a los neutrones a entrar en largos tubos conocidos como "espaguetis". Más adelante, los cambios son muy extraños y toda la materia se comprime en láminas de neutrones como lasaña.
De esta manera, aunque la combinación de fideos con estrellas de neutrones parece extraña, es una predicción y un modelado razonables realizados por científicos basados en observaciones y teorías existentes. Dado que los métodos de observación actuales no pueden observar directamente el interior de las estrellas de neutrones, para completar análisis más específicos, los científicos sólo pueden confiar en las computadoras para completar el trabajo restante.
Los ordenadores normales no pueden simular objetos tan potentes como estrellas de neutrones, y se necesitarían al menos 250 años para hacerlo utilizando una sola GPU. Los resultados de este trabajo de simulación provienen principalmente de una colaboración entre la Universidad McGill, el Instituto de Tecnología de California y la Universidad de Indiana. Los modelos informáticos muestran que la densidad interior de una estrella de neutrones es 10 mil millones de veces más dura que el acero de la Tierra.
Según el investigador Matt Kaplan, la enorme gravedad de las estrellas de neutrones "congela" sus capas exteriores hasta convertirlas en un estado sólido. Tienen un aspecto muy similar al de la Tierra, con una fina capa exterior que rodea el líquido del núcleo. .
Quizás esta afirmación no explique intuitivamente cuánta presión y gravedad hay dentro de la estrella de neutrones. Según la NASA, este objeto es como una estrella dos veces más masiva que el Sol encerrada en una esfera de sólo 20 kilómetros de ancho. Una estrella de neutrones del tamaño de una cucharada de azúcar también podría pesar tanto como el Monte Everest.
Kaplan es el investigador principal que estudia los espaguetis de estrellas de neutrones. No sólo construyó un modelo de la estructura interna de la estrella de neutrones, sino que también utilizó modelos informáticos para estirar y apretar el modelo prediseñado para comprender qué es. Los espaguetis de estrellas de neutrones son cómo romperlos. Esto también tiene un objetivo importante: ayudar a los científicos a calcular la fuerza de los fideos de estrellas de neutrones.
Este tipo de espaguetis sólo existe en las estrellas de neutrones y no en ningún otro cuerpo celeste. En este punto, algunos amantes de la gastronomía pueden preguntarse: ¿y si realmente quisieran probar los fideos con estrellas de neutrones?
El Dr. Kaplan cree que si te pudieran entregar fideos de estrellas de neutrones de alguna manera mágica, no hay duda de que te matarían en el acto. Liberado de la presión de una estrella de neutrones, un fideo de estrella de neutrones activo explotará como una bomba nuclear, por eso se le llama "fideo nuclear".
Está claro que este material es muy especial, pero ¿por qué los científicos están tan fascinados por él?
¿La pasta revela el origen del universo?
De hecho, los científicos estudian las estrellas de neutrones por otro motivo: explorar la naturaleza y el origen del universo. Esto parece regresar a una vieja pregunta: ¿De dónde vino el universo?
En las últimas observaciones de colisiones de estrellas de neutrones, los científicos han obtenido un resultado muy sorprendente. El núcleo de una estrella de neutrones masiva es tan denso que los núcleos atómicos pierden aquí su forma y se condensan en materia de quarks. Esto es muy importante para la astrofísica. Antes, los núcleos de quarks, el material principal del núcleo de las estrellas de neutrones, sólo existían en teoría. Ahora los científicos finalmente tienen la oportunidad de observarlos.
Esto era inimaginable en el pasado, cuando los astrónomos plantearon la hipótesis de que, con un calor y una densidad suficientemente altos, los neutrones se descompondrían aún más en quarks y luego formarían una sopa de quarks. Los quarks son partículas subatómicas básicas que se combinan para formar partículas compuestas llamadas protones y neutrones, que son los componentes básicos de los átomos.
Por otro lado, la actividad de las estrellas de neutrones también va acompañada de la aparición de ondas gravitacionales, que juegan un papel clave en la observación del interior de las estrellas de neutrones. En 2017, los astrónomos observaron la colisión de GW170817. Los cambios en la deformación gravitacional de estas dos estrellas de neutrones pueden revelar información sobre su estructura interna. Múltiples descubrimientos han demostrado que los núcleos de estas estrellas de neutrones no son enteramente materia de quarks.
Para los astrónomos que estudian el universo, el descubrimiento de los quarks de las estrellas de neutrones está relacionado con el nacimiento del universo. Porque en las teorías existentes, el universo era una sopa caliente compuesta de plasma de quarks y gluones antes del Big Bang. Entonces podemos ver que las estrellas de neutrones podrían ser la clave para volver a todo esto.
Además de las herramientas de observación existentes, los quarks pueden formar momentos extremadamente breves en experimentos con colisionadores de partículas. Obviamente, los colisionadores de partículas existentes no pueden realizar observaciones efectivas. Si los científicos pueden determinar en el futuro las condiciones para la formación de materia de quarks en las estrellas de neutrones, esto ayudará a la gente a comprender mejor el universo.
A medida que las ondas gravitacionales se observan con mayor frecuencia, el misterio de las estrellas de neutrones se va desvelando poco a poco. Creo que en un futuro próximo, los científicos encontrarán una nueva forma de describir el universo en el que vivimos.