Extrae una sola cucharada de material de estrella de neutrones y pesaría aproximadamente 900 veces más que la Gran Pirámide de Giza. Nada de esa frase es una exageración — es simplemente lo que sucede cuando el núcleo de una estrella moribunda se aplasta más allá del punto en el que los átomos pueden mantener su forma.
Una estrella de neutrones es lo que queda después del colapso de una estrella masiva. No es un planeta, no es una estrella normal y no es exactamente un agujero negro — se encuentra en la estrecha zona justo antes de que la gravedad gane completamente. Los astrónomos han encontrado ejemplos cada vez más extraños de ellas desde el descubrimiento de Jocelyn Bell Burnell, desde estrellas que giran más rápido que una batidora de cocina hasta estrellas cuyos campos magnéticos podrían borrar una tarjeta de crédito desde el punto intermedio entre la Tierra y la Luna.
Una estrella aplastada al tamaño de una ciudad
Toma una estrella con aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol y comprimela en una esfera de solo alrededor de 10 kilómetros (6 millas) de diámetro, y obtendrás una estrella de neutrones. Es aproximadamente el ancho de una pequeña ciudad, que contiene la masa de una estrella que una vez ardió durante millones de años en un diámetro que podrías cruzar en unos pocos minutos.
El aplastamiento es tan extremo que la materia ordinaria no puede sobrevivir. Los protones y electrones se fuerzan juntos en neutrones, de donde el objeto obtiene su nombre. El resultado es tan denso que una sola cucharada de él pesaría aproximadamente 900 veces más que la Gran Pirámide de Giza — un hecho que deja de sonar abstracto en el momento en que intentas imaginar una cucharada tan pesada sobre una mesa de cocina.
El punto donde incluso una estrella de neutrones se rinde
Las estrellas de neutrones tienen un límite de peso, y cruzarlo significa convertirse en un agujero negro. El evento de fusión 2017 GW170817, que se cree colapsó en un agujero negro poco después del impacto, permitió a los astrónomos usar su señal de ondas gravitacionales para establecer ese límite en aproximadamente 2,17 masas solares para una estrella de neutrones no rotativa.
Las verdaderas estrellas de neutrones se acercan notablemente a ese borde. La más masiva confirmada hasta ahora, un púlsar catalogado como PSR J0952-0607, pesa aproximadamente 2,35 masas solares, con la cifra verdadera incierta en aproximadamente 0,17 en cualquier dirección. Eso la coloca justo en el límite donde una versión ligeramente más pesada del mismo objeto dejaría de ser una estrella.
Algunos de estos giran más rápido que una batidora
Debido a que una estrella que colapsa mantiene la mayor parte de su rotación original mientras se reduce a una fracción de su tamaño anterior, las estrellas de neutrones terminan rotando a velocidades que no tienen comparación cotidiana. El poseedor del récord, un púlsar llamado PSR J1748-2446ad, completa 716 rotaciones cada segundo — eso funciona a 42.960 revoluciones por minuto, con material en su superficie moviéndose a aproximadamente un cuarto de la velocidad de la luz.
Las estrellas de neutrones rotativas que emiten radiación hacia la Tierra se llaman púlsares, porque desde nuestro punto de vista el haz parece un pulso rítmico, similar a un faro barriendo junto a un barco. Una típica tiene solo alrededor de 30 kilómetros de ancho, pero aún logra girar cientos de veces por segundo mientras dispara ese haz de ondas de radio — y a veces rayos X — hacia el espacio.
Un registrador gráfico, 57 canchas de tenis y un descubrimiento pasado por alto
Los púlsares fueron descubiertos casi por accidente. Una estudiante de doctorado de Cambridge llamada Jocelyn Bell ayudó a construir un radiotelescopio que cubría poco menos de dos hectáreas, aproximadamente la misma área que 57 canchas de tenis. En lugar de una pantalla, producía sus resultados de la manera analógica: registros gráficos de pluma sobre papel que se extendían más de 30 metros cada día, que ella tenía que examinar manualmente.
Enterrado en ese papel había una señal demasiado regular para ser ruido. Bell y su supervisor, Antony Hewish, publicaron el descubrimiento en la revista Nature, y el hallazgo eventualmente ganó un Premio Nobel — pero cuando se otorgó el Premio Nobel de Física de 1974 por esto, el honor fue para Hewish y su colega Martin Ryle, no para Bell misma, una decisión aún debatida por los físicos hoy.
La caza de púlsares ha avanzado mucho desde un montón de impresiones de papel. Los astrónomos han catalogado más de 2.600 de ellos, principalmente dentro de la Vía Láctea, y los usan para buscar ondas gravitacionales de baja frecuencia, mapear la estructura de la galaxia y poner a prueba la teoría de la relatividad general de Einstein. El radiotelescopio Parkes de Australia, que hizo su primera observación de púlsar en 1968, luego apareció junto a una imagen de un púlsar en el primer billete de $50 de Australia — un caso raro de un instrumento científico en la moneda.
Magnetares: Los imanes más fuertes del universo
Algunas estrellas de neutrones llevan los extremos aún más lejos. Los magnetares son una subclase con campos magnéticos tan poderosos que la física ordinaria comienza a doblarse alrededor de ellos, y a partir de julio de 2021 los astrónomos habían confirmado 24 de ellos.
La escala de ese magnetismo es difícil de exagerar. Posicionado a mitad de camino entre la Tierra y la Luna — cuya separación promedio es de 384.400 kilómetros (238.900 millas) — el campo de un magnetar aún podría borrar los datos en la franja magnética de cada tarjeta de crédito del planeta. Acercarse a uno en la vida real sería una muy mala idea, y afortunadamente los magnetares más cercanos conocidos no están nada cerca.
Cuando dos de ellos chocan
Las estrellas de neutrones ocasionalmente se orbitan lo suficientemente cerca como para espiralar y fusionarse, y el resultado es uno de los eventos más violentos que los astrónomos pueden observar. Las ondas gravitacionales de una colisión así, llamada GW170817, llegaron a los observatorios LIGO y Virgo el 17 de agosto de 2017; la fuente eran dos estrellas de neutrones fusionándose dentro de NGC 4993, una galaxia en la constelación de Hidra aproximadamente 140 millones de años luz de la Tierra.
Esa fusión no fue un caso aislado. Un estallido de rayos gamma llamado GRB150101B, sospechoso de ser un evento de fusión similar, fue rastreado a una ubicación mucho más distante de la Tierra — aproximadamente 1.700 millones de años luz de distancia — sugiriendo que estas colisiones ocurren más a menudo en el universo de lo que cualquier detección única podría mostrar. Se cree que cada fusión forja elementos pesados que ninguna estrella ordinaria puede producir, sembrando el universo con material que eventualmente termina en planetas y posiblemente en joyas.
Compañía extraña: un susto extraterrestre y una portada de álbum
Las estrellas de neutrones han dejado su huella mucho más allá de las revistas de astronomía. Los primeros planetas confirmados fuera de nuestro propio sistema solar fueron encontrados en 1992, y no estaban orbitando una estrella ordinaria en absoluto — estaban orbitando el púlsar PSR B1257+12, un descubrimiento que sorprendió a los investigadores que habían estado buscando planetas alrededor de estrellas similares al Sol.
Décadas antes, la primísima señal de púlsar fue tan precisamente regular que los científicos brevemente se preguntaron si podría ser un faro artificial. No lo era, pero un gráfico de su señal rítmica tuvo una segunda vida improbable: la banda post-punk inglesa Joy Division eligió ese gráfico de púlsar como la obra de arte para Unknown Pleasures, el disco de 1979 que lanzó su debut — convirtiendo una lectura de física en una de las imágenes más reconocidas en la música rock.