Un cuadro de una simulación muestra dos estrellas de neutrones fusionándose. La investigación de las ondas gravitacionales que se generan durante tales fusiones puede proporcionar información sobre la masa máxima permisible de una estrella de neutrones. Imagen: NASA / AEI / ZIB / M. Koppitz y L. Rezzolla

Cuando las estrellas masivas se quedan sin combustible nuclear, las reacciones de fusión en sus núcleos se estancan y ya no proporcionan la presión hacia afuera necesaria para contrarrestar la gravedad hacia adentro. En la supernova resultante, las capas externas de tales estrellas son expulsadas mientras los núcleos colapsan en un aplastante agarre de gravedad.

Dependiendo de la masa del núcleo, los efectos de la mecánica cuántica pueden prevenir el colapso y formar una estrella de neutrones compacta con la densidad de los núcleos atómicos. Pero si hay suficiente masa, nada puede detener el colapso y nace un agujero negro.

La pregunta es, ¿dónde está la línea divisoria, es decir, cuál es la masa máxima que puede tener el núcleo de una estrella en la que se puede detener el colapso? La teoría dice que para una estrella de neutrones no giratoria, esta masa máxima es entre dos y tres veces la masa solar. Sin embargo, el valor exacto depende del estado atómico de la materia en el remanente de estrellas.

Resulta que las ondas gravitacionales pueden proporcionar una respuesta. En un estudio reciente de Antonios Nathanail del Instituto de Física Teórica de Alemania, los investigadores analizaron las firmas gravitacionales de dos fusiones cósmicas.

En uno, conocido como GW170817, dos estrellas de neutrones que pesaban entre 1,1 y 1,6 masas solares se fusionaron en un solo objeto, que se cree que colapsó en un agujero negro. Las observaciones gravitacionales y electromagnéticas mostraron una masa máxima de estrellas de neutrones de menos de 2,3 masas solares. La segunda fusión, conocida como GW190814, combinó un agujero negro de más de 20 masas solares con un objeto de 2,5 a 2,7 masas solares.

Los investigadores utilizaron un algoritmo para analizar las fusiones y concluyeron que la masa máxima de una estrella de neutrones es de aproximadamente 2,2 masas solares, lo que está en línea con las observaciones realizadas por GW170817, así como con las simulaciones numéricas. En el último caso, el análisis mostró que el cuerpo más pequeño era demasiado grande para ser un agujero negro no giratorio y muy probablemente era un agujero negro.



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