Según un estudio la estrella de neutrones de Casiopea A podría tener una atmósfera compuesta por carbono.
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Todos ya conocemos la evolución estelar de las estrellas masivas. Después de unos pocos millones de años consumiendo hidrógeno, se pasa a fusionar helio que dura un millón de años más, después se fusiona carbono, oxígeno, neón, magnesio y finalmente silicio que produce hierro. Es decir, la estrella alcanza una estructura como la de una cebolla, en la que en cada capa se fusionan elementos cada vez más pesados cada vez más rápidamente. En el centro hay un corazón de hierro que sólo tarda un día en formarse.
Pero el hierro no produce energía al fusionarse, así que a falta de energía la estrella implosiona. Esto hace que el núcleo de hierro se caliente hasta los 10.000 millones de grados kelvin, lo que produce la fotodesintegración de hierro. Entonces, cuando ya no se puede comprimir más, las capas exteriores rebotan produciéndose una explosión que ilumina toda la galaxia. Es lo que se llama una supernova de tipo II. Lo queda después es un remanente de supernova, una nube de gas en expansión hecha jirones, y una estrella de neutrones o un agujero negro en el centro.
Supongamos que estamos en el caso en el queda una estrella de neutrones. Este tipo de objetos son muy pequeños, del orden del tamaño de una ciudad, e increíblemente densos. Son como núcleos atómicos, con la misma densidad. Sólo el principio de exclusión impide que los neutrones (fermiones) que compone su interior colapsen por efecto de la gravedad. Se cree que las estrellas de neutrones están cubiertas por una corteza de hierro y se ha especulado con montañas de hierro de un milímetro de altura que constaría miles de veces más trabajo de subir que el Everest.
Además, el campo magnético de las estrellas de neutrones es muy fuerte. A lo largo de su eje magnético se aceleran partículas que producen potentes haces de ondas electromagnéticas.
Como el eje de giro no suele coincidir con el eje magnético, el efecto que se produce es similar a un faro y bajo nuestro punto de vista las estrellas de neutrones parpadean, a veces incluso en periodos del orden del milisegundo. Es lo que llamamos pulsar. Es muy difícil imaginar un objeto de 15 kilómetros de diámetro y masa estelar girar cientos de veces por segundo, pero, a veces, así es.
Por eso hubo cierta sorpresa cuando el telescopio de rayos X Chandra echó un vistazo al remanente de supernova Casipea A en 1999 durante su primera luz y encontró que la estrella de neutrones que había ahí (a no ser que hubiera un agujero negro se esperaba encontrar una estrella de neutrones) no parpadeaba. Casiopea A se encuentra a 11.000 años luz de distancia de nosotros.
Ahora investigadores canadienses y británicos han encontrado una explicación para este comportamiento: la estrella de neutrones de Casiopea A tiene una atmósfera de carbono.
Casiopea A es muy joven, pues sólo han pasado 330 años desde que explotó la supernova que la formó. Puede que en lugar de estar rodeada por hidrógeno, como el las estrellas de neutrones más viejas, lo esté por carbono.
Craig Heinke de University of Alberta y Wynn Ho de Southampton University llegan a este resultado después de comparar los espectros proporcionados por Chandra con modelos teóricos. Se creía que el tamaño de este objeto era demasiado pequeño, pero resultó que todo encajaba bien si se suponía un tamaño de unos 8-17 km (habitual en este tipo de objetos) y una atmósfera de carbono.
El campo gravitatorio es tan intenso que los elementos están estratificados. Por eso el carbono podría formar la atmósfera de esta estrella y por encima haber hidrógeno.
Es la primera vez que se deduce la existencia de una atmósfera de carbono en una estrella de neutrones, aunque no se esperaba algo así.
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La temperatura en la superficie de este objeto es elevada, de unos 1.6 × 106 K, no tanto como los fabulosos miles de millones de grados que se alcanzaron justo después de la explosión de supernova, pero es suficiente como para calentar un atmósfera de carbono de sólo 10 cm de grosor.
Pero esta situación no durará mucho. Estos investigadores creen que un campo gravitatorio tan intenso dará cuenta de esta atmósfera y hará que desaparezca en 1000 ó 2000 años. Según la temperatura baje, el carbono de la atmósfera caerá sobre la superficie y quedará la habitual atmósfera de hidrógeno, que al ser más ligero puede evitar caer.
Este estrella de neutrones es la más joven conocida, así que de momento no hay otros casos con los que se pueda comparar. Por tanto, va a ser difícil comprobar de manera independiente esta idea.
Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [1]
Artículo original (resumen). [2]
Vídeo. [3]