Estrella de quarks desempeña un papel importante en una nueva teoría de las supernovas más brillantes

Jeanna Bryner
Space.com
Traducción de Ciencia Kanija
03/06/08

Las estrellas de quarks, exóticos objetos que aún tienen que observarse de forma directa, son parte de una nueva teoría que explica algunas de las explosiones estelares más brillantes registradas en el universo.

Las supernovas superluminosas, las cuales producen más de 100 veces más energía luminosa que las supernovas normales y tienen lugar aproximadamente en una de cada 1000 explosiones de supernovas, han desconcertado durante mucho tiempo a los astrofísicos. El problema ha sido encontrar una fuente para toda esa energía extra.

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Los astrofísicos de la Universidad de Calgary Denis Leahy y Rachid Ouyed creen que tienen una posible fuente — la conversión explosiva de una estrella de neutrones en una estrella de quarks.

Una estrella de neutrones es un compacto cadáver estelar con una masa igual a 1,5 soles empaquetada en un espacio de no más de 26 kilómetros de diámetro. Aunque aún están en el terreno teórico dado que no existen pruebas directas, una estrella de quarks se cree que tenga un empaquetamiento aún más denso de un objeto de masa similar en apenas 19 km.

Los modelos por ordenador de Leahy y Ouyed sugieren que una explosión de quark-nova podría contar con la energía extra observada en las supernovas superluminosas. Las propiedades que encontraron en sus simulaciones encajaban con las de tres de las supernovas más luminosas hasta la fecha: SN2006gy, SN2005gj y SN2005ap.

“En teoría, cuando una estrella de neutrones se convierte en una estrella de quarks libera una gran cantidad de energía y produce algo similar a una explosión de supernova en términos energéticos”, dijo Leahy durante una presentación de sus resultados hoy en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana (AAS).

Lo más bajo

Aquí está el escenario de cómo podría funcionar: El colapso explosivo de una estrella masiva genera una estrella de neutrones. Si la estrella de neutrones es lo suficientemente masiva, ésta se convertirá en una estrella de quarks, que está formada por quarks.

“Si hace que una estrella de neutrones sea lo bastante masiva, su gravedad la comprime tanto que tienes cada vez más densidad en el centro”, dijo Leahy. “Si comprimes la materia hasta una densidad lo bastante alta tendrás materia de quarks”.

Dado que los quarks son un estado de energía menor que los neutrones, la conversión debería liberar cantidades de energía, suficiente para alimentar una segunda explosión llamada quark-nova.

En una explosión típica de supernova, la mayor parte de la energía liberada se usa para desprenderse de la nube de gas conforme la estrella colapsa. Esta envoltura de gas se expande hacia el exterior. Sólo una fracción de un uno por ciento de la energía se emite en las espectaculares demostraciones de luz de una supernova.

Leahy dijo que si esta segunda explosión, la quark-nova, ocurriese de 10 a 20 días después de la supernova, la energía tendrían no tendría que irse en la expansión de la envoltura de gas. En lugar de esto, la mayor parte de la energía sería en forma de radiación de luz. Tal radiación podría explicar la supernova más brillante registrada, dijo.

Materia extraña

Los resultados son de especial interés por dos razones: Los astrónomos anteriormente no tenían una explicación satisfactoria para las supernovas superluminosas; y el modelo proporcionar pruebas indirectas de la existencia de estrellas de quarks, dijo Leahy.

“Nadie ha dado una explicación satisfactoria para estas supernovas superluminosas”, dijo Leahy a SPACE.com. “Hasta que alguien lo haga mediante un mecanismo normal, creo que esta teoría proporciona algunas pruebas, debido a que necesitas obtener tal energía”.

Los quarks se consideran que son las partículas elementales más básicas que forman los bloques constituyentes de protones y neutrones, los cuales a su vez forman los átomos. Aunque los protones y neutrones se cree que están hechos de tres quarks cada uno, una partícula de vida corta llamada pión está compuesta de sólo dos quarks y finalmente decae en fotones, electrones y neutrinos.

Por lo que el hallazgo, aunque teórico, lleva a los astrónomos un paso más cerca de comprender y posiblemente encontrar más pruebas de la existencia de quarks.

Es posible que haya otras explicaciones para las supernovas brillantes, dicen los investigadores, por lo que se necesita más investigación para confirman el nuevo modelo de quark-nova.

Este trabajo fue patrocinado por el consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Naturales de Canadá.