Estrella de Neutrones
Una estrella de neutrones es el núcleo colapsado que deja una supernova, empacando más masa que el Sol en una esfera de unos 20 kilómetros de diámetro.
Definition
Una estrella de neutrones es el núcleo aplastado que queda de una estrella gigante que explotó como supernova: de solo unos $20$ kilómetros de ancho, del tamaño de una ciudad, pero más pesada que el Sol. La gravedad ha comprimido sus protones y electrones juntos en neutrones, empacando unas $1.4$ masas solares en esa esfera diminuta, y como conservó el giro de la estrella original en un cuerpo mucho más pequeño, una estrella de neutrones joven puede rotar cientos de veces por segundo. Está sostenida por la presión de degeneración de neutrones y la fuerza nuclear repulsiva, con densidades centrales que superan la densidad nuclear, alrededor de $10^{17}$ a $10^{18}\ \text{kg/m}^3$. Las masas van desde unas $1.2$ hasta un máximo cercano a $2$ o $2.5$ masas solares, por encima del cual el colapso a un agujero negro es inevitable, y el momento angular y el flujo magnético conservados producen rotación de milisegundos y campos de $10^8$ a $10^{15}\ \text{T}$.
Example
Un trozo de estrella de neutrones del tamaño de un terrón de azúcar pesaría cerca de mil millones de toneladas en la Tierra, más que una montaña. El púlsar en la Nebulosa del Cangrejo gira unas $30$ veces por segundo, barriendo un haz de radiación frente a la Tierra en cada vuelta como un faro; el primer púlsar fue descubierto en 1967 por Jocelyn Bell Burnell. Si el núcleo del Sol colapsara de un radio de $10^5\ \text{km}$ a $10\ \text{km}$ conservando el momento angular, su tasa de rotación aumentaría por un factor de $(10^5/10)^2 = 10^8$, convirtiendo un giro de una vez al mes en cientos de vueltas por segundo.
Key Insight
Una estrella de neutrones es como un núcleo atómico gigante mantenido unido por gravedad en lugar de la fuerza nuclear, con una gravedad superficial de unas $100$ mil millones de veces la de la Tierra. Los púlsares son tan regulares que sirven como relojes precisos. La detección en 2017 de ondas gravitacionales de dos estrellas de neutrones en fusión (GW170817), seguida de luz del mismo evento, confirmó que tales fusiones forjan elementos pesados como el oro y el platino, así que las estrellas de neutrones son fábricas de elementos, no solo remanentes.