Una mejor comprensión del funcionamiento interno de las estrellas de neutrones conducirá a un mayor conocimiento de la dinámica que sustenta el funcionamiento del universo y también podría ayudar a impulsar la tecnología futura, dijo el profesor de física de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Nicolas Yunes. Un nuevo estudio dirigido por Yunes detalla cómo los nuevos conocimientos sobre cómo las fuerzas de marea disipativas dentro de los sistemas de estrellas de neutrones dobles (o binarios) informarán nuestra comprensión del universo.
«Las estrellas de neutrones son los núcleos colapsados de las estrellas y los objetos materiales más densos y estables del universo, mucho más densos y fríos que las condiciones que pueden crear los colisionadores de partículas», dijo Yunes, quien también es el director fundador del Centro de Estudios Avanzados del Universo de Illinois. «La mera existencia de las estrellas de neutrones nos dice que hay propiedades invisibles relacionadas con la astrofísica, la física gravitacional y la física nuclear que desempeñan un papel crítico en el funcionamiento interno de nuestro universo».
Sin embargo, muchas de estas propiedades hasta entonces invisibles se volvieron observables con el descubrimiento de las ondas gravitacionales.
«Las propiedades de las estrellas de neutrones se reflejan en las ondas gravitacionales que emiten. Estas ondas viajan luego millones de años luz a través del espacio hasta los detectores en la Tierra, como el Observatorio Europeo de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser y la Colaboración Virgo», dijo Yunes. «Al detectar y analizar las ondas, podemos inferir las propiedades de las estrellas de neutrones y aprender sobre su composición interna y la física que interviene en sus entornos extremos».
Como físico gravitacional, a Yunes le interesaba determinar cómo las ondas gravitacionales codifican información sobre las fuerzas de marea que distorsionan la forma de las estrellas de neutrones y afectan su movimiento orbital. Esta información también podría proporcionar a los físicos más información sobre las propiedades dinámicas de los materiales de las estrellas, como la fricción interna o la viscosidad, «lo que podría darnos una idea de los procesos físicos fuera de equilibrio que resultan en la transferencia neta de energía hacia dentro o hacia fuera de un sistema», dijo Yunes.
Utilizando datos del evento de ondas gravitacionales identificado como GW170817, Yunes, junto con los investigadores de Illinois Justin Ripley, Abhishek Hegade y Rohit Chandramouli, utilizaron simulaciones por computadora, modelos analíticos y sofisticados algoritmos de análisis de datos para verificar que las fuerzas de marea fuera de equilibrio dentro de los sistemas binarios de estrellas de neutrones son detectables a través de ondas gravitacionales. El evento GW170817 no fue lo suficientemente fuerte como para producir una medición directa de la viscosidad, pero el equipo de Yunes pudo establecer las primeras restricciones observacionales sobre cuán grande puede ser la viscosidad dentro de las estrellas de neutrones.
Los resultados del estudio se publican en la revista Astronomía de la naturaleza.
«Este es un avance importante, en particular para ICASU y la Universidad de Illinois», dijo Yunes. «En los años 70, 80 y 90, Illinois fue pionera en muchas de las principales teorías detrás de la física nuclear, en particular las relacionadas con las estrellas de neutrones. Este legado puede continuar con el acceso a los datos de los detectores avanzados LIGO y Virgo, las colaboraciones que se hicieron posibles a través de ICASU y las décadas de experiencia en física nuclear que ya tenemos aquí».
La beca de finalización de tesis de la Facultad de Posgrado de la Universidad de Illinois y la Fundación Nacional de Ciencias apoyaron este estudio.
