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10.06.2013 (IEEC)

Pulsars cook nuclear pasta

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  • El estudio ha desvelado una posible explicación el motivo por el cual las estrellas de neutrones no rotan con períodos más lentos que 12s.
  • Los resultados de este estudio han sido publicados en Nature Physics.
Barcelona 10.06.2013

El proyecto liderado por investigadores de la Universidad de Alicante en colaboración con investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio ICE(CSIC-IEEC), ubicado en el campus de la UAB, ha logrado desvelar una posible teoría que explique porque los púlsares de rayos X no pueden rotar con períodos de rotación superiores a los 12s. El estudio ha logrado determinar que esta limitación es, en realidad, debida a la existencia de nuevas fases exóticas de la materia. Los púlsares son estrellas de neutrones, ultracompactas y fuertemente magnetizadas, en rotación, que emiten radiación con una periodicidad sorprendente. Al nacer, tienen un período de rotación determinado pero, a medida, que evolucionan, se van frenando, rotando cada vez más lentamente. Históricamente se había observado que los radio-púlsares, aquellos que detectamos en ondas de radio, presentaban períodos de rotación inferiores al límite de 12s (rotan más rápido) sin que hubiese una explicación teórica que respaldase estas observaciones.

Tal limitación normalmente se atribuía a un simple efecto observacional: los púlsares que giran más lentamente son menos luminosos en radio y al mismo tiempo son técnicamente mas difíciles de detectar en las surveys radio. Sin embargo, con el creciente número de púlsares de rayos X, detectados en la última década gracias a instrumentos espaciales de tecnología avanzada, se observó, con un considerable asombro, que en rayos X tampoco había ningún púlsar que tuviera un período de rotación mayor a 12s. Es más, la relación observada entre el periodo y la luminosidad del púlsar en ondas radio no se cumple para el rango de rayos X.

Por ende, el estudio firmado por el Dr. José A. Pons, el estudiante de doctorado Daniele Viganò, del Dpto. de Física Aplicada de la Universidad de Alicante, y por la Dra. Nanda Rea del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC), ha logrado encontrar una explicación sobre la acumulación de púlsares de rayos-X con períodos cercanos a 10-12 s. “Ese límite superior se debe a la existencia de una nueva fase exótica de la materia, denominada pasta nuclear, que se encuentra en la corteza interna de la estrella, cerca del núcleo”, explica la investigadora Nanda Rea, del Instituto de Ciencias del Espacio. Dicho estado o fase exótica de la materia sucede cuando la combinación de la fuerza nuclear y la electromágnetica, a densidades cercanas a la de los núcleos atómicos, favorecen el ordenamiento de los nucleones (protones y neutrones) en formas geométricas no esféricas, básicamente en  láminas o filamentos, como la lasaña o los spaghetti.

Según comenta el Prof. Pons: “Esta puede ser la primera evidencia observacional de la existencia de la fase de pasta nuclear en el interior de estrellas de neutrones, lo cual puede permitir que futuras misiones de observatorios de rayos X puedan usarse para aclarar aspectos de cómo funciona la interacción nuclear que aún no está del todo clara”.

Tal y como comenta Nanda Rea, “los resultados obtenidos abren una nueva posibilidad de restringir aún más las propiedades de transporte de la corteza en estas estrellas extremadamente compactas, utilizando las distribuciones del período de rotación y la derivada del período. Las misiones espaciales actuales y futuras, tales como LOFT (Large Observatory For X-ray Timing) permitirán aumentar las estadísticas de los púlsares de rayos X, y junto con los  modelos teóricos utilizados como insumo para los estudios de síntesis de población de estrellas de neutrones, seremos capaces de acotar, con precisión, las propiedades de la corteza interna de estos objetos y, por ende, precisar la ecuación de estado de la materia densa”.

El Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) esta trabajando activamente en la parte científica y tecnológica de la misión espacial LOFT, que se encuentra actualmente en fase de valoración por la ESA (http://www.isdc.unige.ch/loft/).

  NOTA DE PRENSA (PDF - castellano)

Referencia: José A. Pons, Daniele Viganò, Nanda Rea. A highly resistive layer within the crust of X-ray pulsars limits their spin periods: Nature Physics. DOI: 10.1038/NPHYS2640

Enlace al artículo de Nature Physics: http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/pdf/nphys2640.pdf Enlace a la nota de prensa del CSIC: http://goo.gl/jBbKn Información de Contacto Nanda Rea Email: rea@ice.csic.es Tel: 93 581 4366 Josè A. Pons Email: jose.pons@ua.es Tel: 96 590 9599 Departament de Comunicació Científica Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Alina Hirschmann Tel: 93 581 4779 Email: alina@ieec.cat Imágenesdisorder_fractal_4-1     Figura 1: Representación artística del interior desordenado de una estrella de neutrones. Crédito: Nanda Rea