Des que van ser descoberts per primera vegada en la dècada de 1930, els científics no han acabat de determinar sobre que estan fets els estels de neutrons. Aquests estels, que són el resultat d’una explosió de supernova, són els estels més petits i més densos de l’Univers. Normalment tenen un radi d’uns 10 km, al voltant d’1.437 x 10^-5 vegades la grandària del Sol, i mitjana entre 1.4 i 2.16 masses solars.
A aquesta densitat, que és la mateixa que la dels nuclis atòmics, una sola cullaradeta de material d’estel de neutrons pesaria al voltant de 90 milions de tones mètriques.
Ara, un equip de científics ha realitzat un estudi que indica que el material més fort conegut en l’Univers, al que es refereixen com a “pasta nuclear”, existeix en el més profund de l’escorça dels estels de neutrons.
L’estudi, titulat “Elasticitat de la pasta nuclear”, va ser recentment acceptat per a la seva publicació en el Physical Review Letters. L’estudi va ser dirigit per Matt Caplan, un becari postdoctoral en l’Institut Espacial McGill (MSI), i va incloure membres de l’Institut Walter Burkede Física Teòrica de l’Institut de Tecnologia de Califòrnia i el Centre de Teoria Nuclear de la Universitat d’Indiana.
En comparació d’altres classes d’estels (amb l’excepció dels hipotètics estels de quarks i estranys estels) els estels de neutrons són bastant únics. A causa de la seva intensa gravetat (que causa que les seves capes externes es congelin), els estels de neutrons són similars a la Terra, ja que tenen una escorça sòlida que envolta un nucli intern líquid. Sota l’escorça, l’alta densitat causa la formació de material que té una estructura estranya.
En resum, forces competitives entre els protons i els neutrons dins d’un estel de neutrons fan que el material s’assembli en formes estranyes, com a cilindres llargs o plànols que comunament es coneixen com “lasaña” i “spaghetti”, d’aquí el sobrenom de “pasta nuclear”. Si bé és un fascinant tema d’estudi, no s’ha après molt sobre aquest material o les seves misterioses estructures.
Per llançar llum sobre això, Caplan i els seus companys van dur a terme amb èxit les més grans simulacions computacionals mai realitzades de les escorces d’estels de neutrons, i el seu estudi va ser el primer a descriure com es trenquen aquestes crostes. Aquestes simulacions, que van consistir que Caplan i el seu equip van estirar i van deformar la pasta nuclear per provar la seva resistència, van requerir aproximadament 2 milions d’hores de temps de processador.
A partir d’això, van determinar que les seves formes úniques, combinades amb la densitat extrema dins dels estels de neutrons, fan que la pasta nuclear sigui increïblement rígida. De fet, la seva força fins i tot avergonyeix als materials com el grafeno i els nanotubos de carboni. Aquesta informació podria ajudar molt als astrònoms a donar sentit a les seves observacions sobre els estels de neutrons.
I considerant l’esdeveniment kilonova de l’any passat, on van col·lisionar dos estels de neutrons, aquests resultats també podrien ajudar als astrofísics en la recerca de les ones gravitacionals. L’estudi fins i tot suggereix que els estels de neutrons podrien generar petites quantitats d’ones gravitacionals per si mateixes. Com va indicar Caplan, sabent més sobre com es comporten els materials dins d’un estel de neutrons, els científics poden llançar nova llum sobre la física inusual que té lloc dins d’ells.
La capacitat d’estudiar i modelar l’interior dels estels de neutrons i les supernoves, sense esmentar la capacitat de detectar ones gravitatòries, són part de com l’astronomia avança a passos engegantits.