Los científicos están utilizando gases ultrafríos en el laboratorio para adentrarse en los secretos de las estrellas de neutrones y obtener una mejor comprensión del universo.

Desde que se descubrieron estas enigmáticas estructuras cósmicas, los investigadores han estado utilizando sus propiedades inusuales para explorar y desentrañar los misterios del universo.

Las estrellas de neutrones son los remanentes superdensos de explosiones estelares, y albergan una masa mayor que la del Sol en una esfera del tamaño aproximado de San Francisco. Una sola taza de su materia estelar pesaría tanto como el Monte Everest. Estos cuerpos celestes peculiares pueden alertarnos sobre perturbaciones distantes en el tejido del espacio-tiempo, enseñarnos sobre la formación de elementos y desvelar los secretos de la gravedad y la física de partículas en algunas de las condiciones más extremas del universo.

«Están en el centro de muchas preguntas abiertas en astronomía y astrofísica», afirma Vanessa Graber, astrofísica del Instituto de Ciencias Espaciales de Barcelona.

Sin embargo, para interpretar con precisión las señales provenientes de las estrellas de neutrones, los científicos deben entender qué ocurre en su interior. Experimentar directamente en una estrella de neutrones es imposible, por lo que se requiere otra forma de poner a prueba sus teorías. El comportamiento de la materia en un objeto tan superdenso es tan complejo que incluso las simulaciones por computadora resultan insuficientes para abordar el desafío. No obstante, los investigadores creen haber encontrado una solución: un análogo terrenal.

Aunque las estrellas de neutrones jóvenes pueden tener temperaturas de millones de grados en su núcleo, desde una perspectiva energética, los neutrones se consideran «fríos». Los físicos creen que esta característica puede ser aprovechada para estudiar el funcionamiento interno de las estrellas de neutrones. En lugar de mirar al cielo, los investigadores están observando nubes de átomos ultrafríos creadas en laboratorios aquí en la Tierra. Y esto podría ayudarles a finalmente responder algunas preguntas de larga data sobre estos objetos enigmáticos. Rarezas espaciales.

La existencia de las estrellas de neutrones fue propuesta por primera vez en 1934, dos años después del descubrimiento del neutrón. En ese momento, los astrónomos Walter Baade y Fritz Zwicky se preguntaron si un cuerpo celeste completamente compuesto de neutrones podría sobrevivir tras la explosión de una supernova. Aunque no comprendieron todos los detalles en su totalidad, su idea general ahora es ampliamente aceptada.

Las estrellas se alimentan fusionando los núcleos de los átomos más ligeros en núcleos más pesados. Sin embargo, cuando las estrellas agotan los átomos más ligeros, la fusión nuclear se detiene y la presión externa deja de contrarrestar la fuerza de gravedad interna. El núcleo se colapsa y la capa exterior de la estrella se precipita hacia el interior. Cuando esta capa impacta contra el núcleo denso, rebota y explota hacia el exterior, generando una supernova. El núcleo denso que queda es una estrella de neutrones. No fue hasta la década de 1960 que se detectaron por primera vez las hipotéticas estrellas de neutrones propuestas por Zwicky y Baade. La radioastrónoma Jocelyn Bell Burnell observó una señal de radio pulsante inusual proveniente del espacio mientras era estudiante de posgrado en la Universidad de Cambridge. Ella estaba presenciando algo nunca antes visto: un tipo especial de estrella de neutrones llamado púlsar, que emite pulsos de radiación regularmente a medida que gira, como un faro. (Su asesor y el director del observatorio, pero no Bell Burnell, recibieron posteriormente el Premio Nobel por este descubrimiento).

Desde entonces, se han detectado miles de estrellas de neutrones. Al ser algunos de los objetos más densos y con mayor presión en el universo, las estrellas de neutrones pueden brindarnos conocimientos sobre la materia en condiciones de densidad extremadamente alta. Comprender su estructura y el comportamiento de la materia de neutrones que las conforma es de suma importancia para los físicos, quienes utilizan los gases ultrafríos en el laboratorio como un análogo terrenal para avanzar en su investigación y finalmente desvelar los secretos de estos objetos enigmáticos.