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| Imagen de Cassiopeia A tomada por el Observatorio de rayos X Chandra. |
Wynn Ho, de la Universidad de Southampton, y Craig Heinke, de la Universidad de Alberta, en Canadá, midieron la temperatura de la estrella de neutrones en el remanente de supernova Cassiopeia A, usando datos obtenidos por el Observatorio Chandra de rayos X de la NASA, entre los años 2000 y 2009.
"Esta es la primera vez que los astrónomos han tenido la posibilidad de mirar una joven y 'fresca' estrella de neutrones con constancia a través del tiempo", dijo Ho. "En la última década, Chandra nos ha dado una fotografía de la temperatura, cada 2 años aproximadamente, y hemos visto alrededor de un 3% de la caída de la temperatura durante ese intervalo de tiempo".
Las estrellas de neutrones están compuestas principalmente por el choque de neutrones a causa de la gravedad, comprimidos a más de un millón de millones de veces la densidad del plomo. Son los núcleos densos de las estrellas masivas que se han quedado sin combulstible nuclear y han colapsado en explosiones de supernova. La explosión de la supernova de Cassiopeia A, que tuvo lugar probablemente en el año 1680, habría calentado la estrella de neutrones a temperaturas cercanas a miles de millones de grados centígrados, de lo que se ha enfríado alrededor de dos millones de grados.
"Las jóvenes y frías estrellas de neutrones se enfrían por la emisión de neutrinos de alta energía, que son partículas similares a los fotones, pero que no interectúan mucho con la materia normal, lo que las hace difíciles de detectar", dijo Ho. "Dado que la mayoría de los neutrinos son producidos en el interior de la estrella, podemos usar las observaciones de los cambios de temperatura para examinar qué está pasando en el núcleo de la estrella de neutrones. La estructura de la estrella de neutrones determina cómo se enfrían, así que este descubrimiento nos permitirá entender mejor de qué están hechas. Nuestras observaciones de las variaciones en la temperatura ya han descartado algunos modelos propuestos para explicar el enfríamiento y nos han dado ideas sobre las propiedades de la materia, que en este caso no pueden estudiarse en los laboratorios de la Tierra".
Inicialmente, el núcleo de la estrella de neutrones se enfría más rápidamente que las capas exteriores. Después de unos pocos cientos de años, el equilibrio se alcanza, y todo el interior se enfría a un ritmo uniforme. A los 330 años de edad aproximadamente, la estrella de neutrones de Cassiopeia A estuvo cerca del límite de cambio de estado. Si el enfríamento es sólo a causa de la emisión de neutrinos, debe haber una disminución constante de la temperatura. Sin embargo, y a pesar de que Ho y Heinke observaron una tendencia durante el período de 10 años, hubo un gran cambio alrededor del 2006, que sugiere que otros procesos podrían estar activos.
"La estrella de neutrones aún no se ha relajado en la fase de enfríamiento constante, o podríamos estar viendo cómo pasan otros procesos", dijo Ho. "No sabemos si el interior de la estrella de neutrones contiene más partículas exóticas, como quarks, u otros estados de la materia, tales como superfluídos y superconductores. Esperamos que con más observaciones seamos capaces de explicar, con mucho más detalles, qué está pasando en su interior".
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