¿En qué consiste la Red de Impulso de la Supernova 1987 A?

1990/01/01 Arregi Bengoa, Jesus Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Como ya mencionábamos en el anterior número, en el último mes de marzo J. En Kristia y sus acompañantes se informó de la detección de la radiación emitida por la red de pulsaciones que se puede generar como consecuencia de la supernova 1987A. Los astrofísicos no cuestionan la formación de la estrella de neutrones. Se midió cuando apareció la supernova porque es el efecto que predice la teoría que describe esta formación. Por lo tanto, se pensaba que la citada observación podría confirmar las predicciones teóricas, pero los detalles de la radiación recibida, lejos de aclarar las cosas, han abierto dudas entre los científicos, como trataremos de explicarlas inmediatamente.

J. Las observaciones realizadas en Kristia y sus acompañantes se realizaron el 18 de enero de 1989 y desde entonces no se ha dado información de nuevas detecciones. Aunque quizás no sea comprensible, la radiación recibida presenta dos peculiaridades sorprendentes: por un lado, el alto valor de la velocidad de giro de la red y por otro, la variación sinusoidal de la frecuencia de la radiación.

En cuanto al primero, hay que tener en cuenta que, como ya mencionamos en el artículo anterior, las señales de pulsos indican que la velocidad de giro de la estrella de neutrones es de 2000 (revoluciones por segundo). La velocidad a este nivel difícilmente puede aceptarse dentro de nuestra teoría de describir la evolución de las pulsaciones. Como es sabido, la estrella de neutrones se forma al producirse un colapso provocado por la fuerza de la gravedad. El 99% de los protones y electrones de la materia de la estrella que participa en la contracción se fusionan para formar neutrones. Entonces, en el campo de la Mecánica Cuántica, la llamada presión degenerada entre neutrones combate la presión de la gravedad, impidiendo el colapso total

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Los siguientes pasos nos dan las ecuaciones de estado de la materia degenerada. Sin embargo, para entender el problema que representa la velocidad de giro de 2000, bastará con un razonamiento posterior basado en la conservación del momento angular (L = cm). Cuando una estrella de una masa determinada se contrae para formar la red, a medida que el radio disminuye, la velocidad de giro debe aumentar para que L permanezca constante. La contracción en el proceso de formación de la red es enorme, por lo que aumenta considerablemente la velocidad de giro. Como es lógico, este proceso también tiene sus limitaciones que van a limitar el incremento de la velocidad. Si la fuerza centrífuga superase la atracción de la gravedad, destruiría la estrella.

Algunos ejemplos de los resultados de la aplicación de este razonamiento son: El período de giro de la Tierra tiene un límite aproximado de 80 minutos, el del Sol de aproximadamente 4 horas y el enano más blanco, antes de encontrar las pulsaciones que eran las estrellas más densas, de unos 10 segundos. Como decimos, la velocidad de giro de las estrellas de neutrones también tiene un borne superior. En cuanto a la teoría que trata de describir la materia en condiciones tan especiales, los investigadores utilizan distintas ecuaciones de estado, con las que cambia el alto borne. Different equations provide different mass/radio-relations to obtain different velocity.

Sin embargo, según todas las ecuaciones, a mayor masa menor radio y mayor valor de velocidad. Con todo esto, parece que para la estrella de neutrones basta con suponer una masa adecuada para que el borne superior de la velocidad de giro sea mayor que el de 2000. Pero por este camino encontramos otro límite: el máximo de masa. La masa de las pulseras no puede superar un valor, de lo contrario la presión degenerada no sería suficiente para mantener la fuerza de la gravedad. Es decir, en lugar de formar la pulred se formaría un agujero negro.

Resumiendo las conclusiones a las que se ha llegado hasta el momento, cabe mencionar que sólo aquellos que utilizan las mayores relaciones masa/radio en todas las ecuaciones de estado admiten una velocidad de giro de 2000 heridos (es decir, un período de 0,5 milisegundos) y, entre ellos, las pulsaciones de su masa muy próximas al límite de agujeros negros podrían alcanzar dicha velocidad. Otro dato que todavía confunde un poco más es que las masas máximas que admiten estas ecuaciones de estado especiales son inferiores a las que se han podido medir experimentalmente hasta la fecha. Los valores de estos últimos son aproximadamente 1,4 veces los del Sol.

Vamos ahora a analizar la segunda singularidad. Como se ha indicado anteriormente, se trata de la variación de la frecuencia de la radiación que llegó de la pulsación. Este cambio era, además, casi sinusoidal. Por ello, podría pensarse que esta periodicidad hubiera sido debida al equipo con el que se realizaron las observaciones, pero algunas de las comprobaciones realizadas no confirmaron esta hipótesis. Por ejemplo, al terminar las observaciones de la supernova y dirigir el telescopio hacia otro objeto desaparecía el efecto. Descartando esta opción, es necesario encontrar explicaciones físicas de la variación de la frecuencia de la radiación.

Si el cambio se considera consecuencia del efecto Doppler producido por un movimiento orbital, la masa del astro auxiliar debería ser 0,0001 veces la del Sol (aprox. Júpiter). A pesar de las sesiones, este cuerpo auxiliar tampoco se ha visto. El motivo de la no visión, si el cuerpo realmente existe, es la opacidad de la nube creada por la supernova. A pesar de que el exterior es ópticamente transparente después de un año, para el resto del espectro no ocurre lo mismo y, por supuesto, el interior se nos esconde por completo. Este centro es mucho más denso, pero las turbulencias también son muy fuertes. En consecuencia, las condiciones de transparencia son variables y diferentes en las distintas regiones.

Ahora tenemos que retomar otro detalle que al principio hemos dejado sin aclarar. El 18 de enero del año pasado se recogió y el motivo por el que podemos recibir la radiación que estamos estudiando se debe encontrar en una turbulencia que abrió un punto de luz en la dirección de la Tierra. Pero esta hipótesis, al igual que otros problemas que hemos mencionado hasta ahora, nos plantea una nueva pregunta: ¿por qué no se ha hecho más tarde (ha pasado un año) otro foco de luz?

Otros científicos, por el contrario, han tratado de buscar respuestas fuera de los límites estrictos de la teoría para los problemas que hemos discutido más arriba, pero ellos tampoco lo son. Mencionaremos un único intervalo que propone que las radiaciones no son producidas por el giro, sino por vibraciones (cambios de radio). Si fuera así, las vibraciones quedarían atenuadas en pocos días al acoplarse con el giro, que sería la causa de la falta de información posterior. Pero Q. Wang y sus colaboradores, proponentes de la idea, no explican el mecanismo de generación de vibraciones ni cómo éstas pueden producir pulsos.

Como suele ocurrir al tratar temas de actualidad, en esta ocasión quizás no hemos aclarado los problemas, sino delimitar preguntas sin respuesta.