🔠Cientos de millones de estrellas de neutrones en nuestra galaxia, pronto detectables
Un estudio reciente en Astronomy and Astrophysics indica que el futuro telescopio espacial Nancy Grace Roman, gracias a su capacidad para detectar efectos de microlentes gravitacionales, podrÃa cambiar la situación. PermitirÃa identificar estos astros compactos, de otro modo invisibles. Su número exacto sigue siendo una incógnita para los astrónomos.
El telescopio espacial Nancy Grace Roman, observatorio infrarrojo de la NASA, deberÃa transformar el estudio de las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Crédito: NASA's Goddard Space Flight Center
Estas estrellas de neutrones son los núcleos colapsados de estrellas masivas, que concentran más materia que el Sol en una esfera del tamaño de una ciudad. Estos astros emiten poca luz visible, lo que los hace difÃciles de detectar. Solo aquellas que emiten ondas de radio regulares, llamadas púlsares, o rayos X son detectables. La mayorÃa de ellas permanece oculta. Ahà es donde interviene Nancy Grace Roman.
La microlente gravitacional es un método empleado por los astrónomos para detectar estas estrellas invisibles. Cuando un objeto masivo, como una estrella de neutrones, pasa frente a una estrella lejana, su curvatura del espacio desvÃa la luz de la estrella. Esto provoca un breve destello y un ligero desplazamiento de su posición aparente. El telescopio podrá medir ambos efectos con gran precisión.
Lo que hace a Nancy Grace Roman tan valioso es su capacidad astrométrica. La mayorÃa de los telescopios solo perciben el aumento de brillo, pero este también puede medir el minúsculo desplazamiento angular de la estrella. Como las estrellas de neutrones son muy masivas, este desplazamiento es más pronunciado que para otros objetos. Esto abre la puerta a una medición directa de su masa, una información rara. Los cientÃficos hasta ahora solo han medido la masa de unas pocas estrellas de neutrones, todas en sistemas binarios.
Los investigadores esperan asà detectar decenas de eventos de microlente causados por estrellas de neutrones. Estas observaciones también podrÃan revelar las violentas "patadas" recibidas durante su formación, que las propulsan a través de la Galaxia a gran velocidad. Medir estas velocidades permitirÃa comprender mejor las supernovas. Es una pieza faltante en nuestra comprensión de estos fenómenos.
Esquema de la microlente astrométrica: la gravedad de una estrella de neutrones deforma la luz de una estrella de fondo, creando un desplazamiento de posición. Cuanto más masivo es el objeto, mayor es el desplazamiento. Crédito: NASA, STScI, Joyce Kang (STScI)
Incluso un pequeño número de descubrimientos tendrÃa un impacto importante. Según Zofia Kaczmarek, de la Universidad de Heidelberg, una sola medición de masa de una estrella de neutrones aislada ya serÃa muy valiosa. Esto permitirÃa probar los modelos de explosión estelar y estudiar la materia en condiciones extremas. Actualmente, las masas conocidas provienen únicamente de sistemas binarios. Las estrellas de neutrones aisladas podrÃan tener masas diferentes.
El telescopio Nancy Grace Roman no está diseñado para esto, sin embargo. Destinado a buscar exoplanetas, lleva instrumentos muy sensibles que abren nuevas posibilidades. Como indica Peter McGill, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, ahora se acepta que podrá detectar estrellas de neutrones y agujeros negros aislados. Los cientÃficos están impacientes por recibir los primeros datos.
La microlente gravitacional
La microlente gravitacional es un fenómeno predicho por la relatividad general de Einstein. Cuando un objeto masivo, como una estrella o un agujero negro, pasa frente a una fuente de luz más lejana, su gravedad curva el espacio-tiempo. Esto desvÃa la luz de la fuente, creando una imagen deformada y a menudo amplificada. Este efecto se utiliza en astronomÃa para estudiar objetos que de otro modo serÃan invisibles.
En el caso de la microlente llamada "fotométrica": se observa un breve aumento de brillo de la fuente. La mayorÃa de los telescopios se centran en este incremento de luz. Pero también existe un efecto astrométrico: la posición aparente de la fuente se desplaza ligeramente. Este desplazamiento es minúsculo, del orden de unas pocas millonésimas de grado, pero contiene información valiosa sobre la masa del objeto.
El telescopio Roman está diseñado para medir ambos efectos. Gracias a su gran precisión astrométrica, podrá detectar los pequeños desplazamientos de posición causados por estrellas de neutrones o agujeros negros. Cuanto más masivo es el objeto, mayor es el desplazamiento. Esto permite no solo detectar estos astros, sino también determinar su masa directamente, una información rara y valiosa.
Las estrellas de neutrones
Las estrellas de neutrones son los núcleos residuales de estrellas masivas después de una explosión de supernova. Su masa es comparable a la del Sol, pero comprimida en una esfera de aproximadamente 20 km de diámetro. Esta densidad extrema las convierte en laboratorios naturales para estudiar la materia en condiciones imposibles de reproducir en la Tierra. También poseen campos magnéticos intensos y giran muy rápidamente.
La mayorÃa de las estrellas de neutrones son difÃciles de observar porque emiten poca luz visible. Algunas son detectables como púlsares, emitiendo impulsos de radio regulares. Otras son visibles en rayos X si acrecientan materia. Pero la gran mayorÃa permanece invisible. Los modelos predicen que existirÃan entre 100 millones y 1 billón en la VÃa Láctea.