Un solo grano pesaría tanto como una montaña: las estrellas de neutrones, los objetos más extremos del Universo
Al hablar de objetos extremos en el universo, resulta imposible no pensar en las estrellas de neutrones. El colapso gravitatorio de una estrella entera ha logrado fusionar protones con electrones, generando densidades inimaginables.
Una sola cucharadita de su material pesaría miles de millones de toneladas en la Tierra; de hecho, sería más pesada que toda la cordillera del Himalaya. Estamos hablando de las estrellas de neutrones, que se encuentran entre los objetos más compactos del universo.
Pero, ¿cómo produce la naturaleza tales objetos?
El violento nacimiento de las estrellas de neutrones
A lo largo de su vida, las estrellas generan energía mediante la fusión nuclear de elementos ligeros —como el hidrógeno y el helio— para transformarlos en elementos químicos progresivamente más pesados.
Avanzando a través de la fusión del carbono, el nitrógeno y el oxígeno, el proceso conduce finalmente a la formación del hierro. Sin embargo, en esta etapa ocurre algo fundamentalmente distinto. La fusión de elementos más ligeros que el hierro es exotérmica —es decir, libera energía—, y es precisamente esta energía la que soporta el peso de las capas externas de la estrella, manteniendo un estado de equilibrio (hidrostático).
Por el contrario, la fusión del hierro es endotérmica: absorbe energía; precisamente la misma energía que antes se requería para soportar el peso de la estrella.
Si la masa de una estrella es al menos ocho veces superior a la del Sol, y la masa de su núcleo se sitúa entre 1.4 y 3 masas solares, el agotamiento de su fuente de energía nuclear desencadena un colapso gravitatorio inmediato de toda la estrella.
Este colapso genera una presión tan inmensa dentro del núcleo estelar que los protones y los electrones se fusionan para formar neutrones. Este nuevo estado les permite ocupar menos espacio, aumentando así drásticamente la densidad.
A medida que las capas exteriores de la estrella se precipitan sobre este núcleo supercompacto, rebotan; esto crea una onda de choque que se propaga hacia el exterior, en dirección a la superficie, desencadenando una explosión de supernova.
La gravedad superficial de una estrella de neutrones es igualmente asombrosa: aproximadamente cien mil millones de veces más intensa que la gravedad terrestre. Esto significa que cualquier objeto que se aventure demasiado cerca sería instantáneamente aplastado y aniquilado.
Estrellas de neutrones: también magnetars y púlsares
Por lo general, las estrellas están impregnadas de campos magnéticos. En algunas estrellas, estos campos están "fosilizados" —lo que significa que permanecen inalterados a lo largo del tiempo—, mientras que en otras, como el Sol, se regeneran periódicamente (tal como evidencia el ciclo de manchas solares de once años del Sol).
Una de las consecuencias del colapso de una estrella para convertirse en una estrella de neutrones es la intensificación de su campo magnético, el cual puede llegar a ser billones de veces más intenso que el campo magnético terrestre. En ciertos casos, se forman objetos aún más extremos, conocidos como magnetars; estos poseen los campos magnéticos más potentes que se conocen actualmente en el Universo.
Estas estrellas brillan a través del cosmos principalmente en los espectros de rayos X y rayos gamma; son propensas a sufrir erupciones repentinas durante las cuales, en un solo evento, liberan una cantidad de energía equivalente a la energía total emitida por el Sol a lo largo de millones de años.
Cuando un campo magnético extremadamente intenso se combina con una rotación extremadamente rápida de la estrella de neutrones sobre sí misma, se denomina "púlsar". Estas estrellas emiten haces intensos y altamente colimados de radiación electromagnética —principalmente ondas de radio— desde sus polos magnéticos. Dado que el eje magnético no siempre coincide con el eje de rotación, el efecto observado se asemeja al de un faro cósmico.
Pero, a diferencia de los faros, estos objetos también rotan, completando cientos de giros por segundo. Si uno de estos haces barre la Tierra durante la rotación de la estrella, los radiotelescopios detectan una señal periódica extremadamente regular. Esta señal se manifiesta como un pulso de ondas de radio; de ahí el nombre de "púlsar".
El primer púlsar fue descubierto en 1967 por la astrónoma Jocelyn Bell Burnell; inicialmente, la señal era tan regular que incluso llevó a algunos a especular sobre un posible origen artificial. Hoy sabemos que estos pulsos constituyen la firma distintiva de las estrellas de neutrones en rotación.
Basándose en el número de estrellas muy masivas, se estima que en el interior de nuestra galaxia se han acumulado entre 100 millones y mil millones de estrellas de neutrones.