En que consiste a Rede de Impulso da Supernova 1987 A?

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

• Astronomia

Como xa mencionabamos no anterior número, no último mes de marzo J. En Kristia e os seus acompañantes informouse da detección da radiación emitida pola rede de pulsaciones que se pode xerar como consecuencia da supernova 1987A. Os astrofísicos non cuestionan a formación da estrela de neutróns. Mediuse cando apareceu a supernova porque é o efecto que predí a teoría que describe esta formación. Por tanto, pensábase que a citada observación podería confirmar as predicións teóricas, pero os detalles da radiación recibida, lonxe de aclarar as cousas, abriron dúbidas entre os científicos, como trataremos de explicalas inmediatamente.

J. As observacións realizadas en Kristia e os seus acompañantes realizáronse o 18 de xaneiro de 1989 e desde entón non se deu información de novas deteccións. Aínda que quizais non sexa comprensible, a radiación recibida presenta dúas peculiaridades sorprendentes: por unha banda, o alto valor da velocidade de xiro da rede e por outro, a variación sinusoidal da frecuencia da radiación.

En canto ao primeiro, hai que ter en conta que, como xa mencionamos no artigo anterior, os sinais de pulsos indican que a velocidade de xiro da estrela de neutróns é de 2000 (revolucións por segundo). A velocidade a este nivel dificilmente pode aceptarse dentro da nosa teoría de describir a evolución das pulsaciones. Como é sabido, a estrela de neutróns fórmase ao producirse un colapso provocado pola forza da gravidade. O 99% dos protones e electróns da materia da estrela que participa na contracción fusiónanse paira formar neutróns. Entón, no campo da Mecánica Cuántica, a chamada presión degenerada entre neutróns combate a presión da gravidade, impedindo o colapso total

...

Os seguintes pasos dannos as ecuacións de estado da materia degenerada. Con todo, paira entender o problema que representa a velocidade de xiro de 2000, bastará cun razoamento posterior baseado na conservación do momento angular (L = cm). Cando una estrela dunha masa determinada contráese paira formar a rede, a medida que o radio diminúe, a velocidade de xiro debe aumentar para que L permaneza constante. A contracción no proceso de formación da rede é enorme, polo que aumenta considerablemente a velocidade de xiro. Como é lóxico, este proceso tamén ten as súas limitacións que van limitar o incremento da velocidade. Se a forza centrífuga superase a atracción da gravidade, destruiría a estrela.

Algúns exemplos dos resultados da aplicación deste razoamento son: O período de xiro da Terra ten un límite aproximado de 80 minutos, o do Sol de aproximadamente 4 horas e o anano máis branco, antes de atopar as pulsaciones que eran as estrelas máis densas, duns 10 segundos. Como dicimos, a velocidade de xiro das estrelas de neutróns tamén ten un borne superior. En canto á teoría que trata de describir a materia en condicións tan especiais, os investigadores utilizan distintas ecuacións de estado, coas que cambia o alto borne. Different equations provide different mass/radio-relations to obtain different velocity.

Con todo, segundo todas as ecuacións, a maior masa menor radio e maior valor de velocidade. Con todo isto, parece que paira a estrela de neutróns basta con supor una masa adecuada para que o borne superior da velocidade de xiro sexa maior que o de 2000. Pero por este camiño atopamos outro límite: o máximo de masa. A masa das pulseiras non pode superar un valor, de non ser así a presión degenerada non sería suficiente paira manter a forza da gravidade. É dicir, en lugar de formar a pulred formaríase un buraco negro.

Resumindo as conclusións ás que se chegou até o momento, cabe mencionar que só aqueles que utilizan as maiores relaciones masa/radio en todas as ecuacións de estado admiten una velocidade de xiro de 2000 feridos (é dicir, un período de 0,5 milisegundos) e, entre eles, as pulsaciones da súa masa moi próximas ao límite de buracos negros poderían alcanzar dita velocidade. Outro dato que aínda confunde un pouco máis é que as masas máximas que admiten estas ecuacións de estado especiais son inferiores ás que se puideron medir experimentalmente até a data. Os valores destes últimos son aproximadamente 1,4 veces os do Sol.

Imos agora a analizar a segunda singularidade. Como se indicou anteriormente, trátase da variación da frecuencia da radiación que chegou da pulsación. Este cambio era, ademais, case sinusoidal. Por iso, podería pensarse que esta periodicidade fose debida ao equipo co que se realizaron as observacións, pero algunhas das comprobacións realizadas non confirmaron esta hipótese. Por exemplo, ao terminar as observacións da supernova e dirixir o telescopio cara a outro obxecto desaparecía o efecto. Descartando esta opción, é necesario atopar explicacións físicas da variación da frecuencia da radiación.

Se o cambio considérase consecuencia do efecto Doppler producido por un movemento orbital, a masa do astro auxiliar debería ser 0,0001 veces a do Sol (aprox. Júpiter). A pesar das sesións, este corpo auxiliar tampouco se viu. O motivo da non visión, se o corpo realmente existe, é a opacidade da nube creada pola supernova. A pesar de que o exterior é ópticamente transparente despois dun ano, paira o resto do espectro non ocorre o mesmo e, por suposto, o interior escóndesenos por completo. Este centro é moito máis denso, pero as turbulencias tamén son moi fortes. En consecuencia, as condicións de transparencia son variables e diferentes nas distintas rexións.

Agora temos que retomar outro detalle que ao principio deixamos sen aclarar. O 18 de xaneiro do ano pasado recolleuse e o motivo polo que podemos recibir a radiación que estamos a estudar débese atopar nunha turbulencia que abriu un punto de luz na dirección da Terra. Pero esta hipótese, do mesmo xeito que outros problemas que mencionamos até agora, exponnos una nova pregunta: por que non se fixo máis tarde (pasou un ano) outro foco de luz?

Outros científicos, pola contra, trataron de buscar respostas fóra dos límites estritos da teoría paira os problemas que discutimos máis arriba, pero eles tampouco o son. Mencionaremos un único intervalo que propón que as radiacións non son producidas polo xiro, senón por vibracións (cambios de radio). Se fose así, as vibracións quedarían atenuadas en poucos días ao axustarse co xiro, que sería a causa da falta de información posterior. Pero Q. Wang e os seus colaboradores, proponentes da idea, non explican o mecanismo de xeración de vibracións nin como estas poden producir pulsos.

Como adoita ocorrer ao tratar temas de actualidade, nesta ocasión quizais non aclaramos os problemas, senón delimitar preguntas sen resposta.