Tendencias21
Reproducen en laboratorio la colisión entre dos estrellas de neutrones

Reproducen en laboratorio la colisión entre dos estrellas de neutrones

Gracias a un acelerador de partículas, los científicos han reconstruido en laboratorio las condiciones necesarias para una fusión entre dos estrellas de neutrones y medido la temperatura que alcanza esta colisión: 800 mil millones de grados.

Reproducen en laboratorio la colisión entre dos estrellas de neutrones

Los científicos detectaron en 2017 por primera vez la colisión entre dos estrellas de neutrones y comprobaron que era la fuente de las ondas gravitacionales detectadas por las colaboraciones Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) y Virgo el 17 de agosto del mismo año.

La colisión había tenido lugar 130 millones de años atrás a un billón de kilómetros de la Tierra y los científicos pudieron comprobar que de este tipo de fusión de estrellas surgió el oro y el platino que existen en el universo.

La colisión de estrellas de neutrones es un fenómeno difícil de estudiar. Se trata de estrellas cuya densidad impide conocer lo que pasa en su interior, especialmente la temperatura que causa la colisión.

Ahora, un equipo internacional de investigadores ha reproducido en laboratorio las condiciones que provocan la colisión de estrellas de neutrones y obtenido las primeras mediciones de la radiación electromagnética que surge de esos procesos.

Los datos resultantes les permitieron calcular la temperatura predominante cuando tales estrellas colisionan y se fusionan, un dato fundamental para conocer estos misteriosos procesos cósmicos: 800 mil millones de grados.

A partir de esta medida, los investigadores deducen que el fenómeno es literalmente la «cocina cósmica de los núcleos atómicos pesados», que son los núcleos atómicos que contienen muchos protones y neutrones.

Cuando dos estrellas de neutrones colisionan, la materia de su núcleo entra en estados extremos y adquiere unas propiedades específicas de la materia comprimida en tales colisiones que han despertado el interés de los científicos.

El experimento a largo plazo de HADES, que involucra a más de 110 científicos, ha estado investigando diferentes formas de materia cósmica desde 1994, entre ellas la surgida de las colisiones de estrellas.

Simulación de radiación electromagnética

Las colisiones entre estrellas no se pueden observar directamente, sobre todo debido a su extrema rareza. Según las estimaciones, nunca ha sucedido nada de esto en nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Sin embargo, las densidades y temperaturas en los procesos de fusión de las estrellas de neutrones son similares a las que ocurren en colisiones de iones pesados.

Esto permitió al equipo de HADES simular las condiciones en la fusión de estrellas a nivel microscópico en el acelerador de iones pesados ​​del Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (GSI) en Darmstadt.

Como en una colisión de estrellas de neutrones, cuando dos iones pesados ​​se juntan a una velocidad cercana a la de la luz, se produce radiación electromagnética. Toman la forma de fotones virtuales que se convierten de nuevo en partículas reales después de muy poco tiempo.

Sin embargo, los fotones virtuales ocurren muy raramente en experimentos con iones pesados. «Tuvimos que registrar y analizar alrededor de 3 mil millones de colisiones para finalmente reconstruir 20.000 fotones virtuales medibles», explica Jürgen Friese, ex portavoz de la colaboración de HADES, en un comunicado.

Cámara fotónica

Para detectar los fotones virtuales raros y transitorios, los investigadores desarrollaron una cámara digital especial de 1,5 metros cuadrados, capaz de capturar el destello de luz generado por los fotones virtuales (radiación de Cherenkov).

«Desafortunadamente, la luz emitida por los fotones virtuales es extremadamente débil. Así que el truco en nuestro experimento fue encontrar los patrones de luz», dice Friese.

«Nunca se pudieron ver a simple vista. Por lo tanto, desarrollamos una técnica de reconocimiento de patrones en la que una foto de 30.000 píxeles se rastrilla en unos pocos microsegundos usando máscaras electrónicas. Ese método se complementa con redes neuronales e inteligencia artificial».

Hito en la comprensión de la materia

La reconstrucción de la radiación térmica de la materia comprimida es un hito en la comprensión de las formas cósmicas de la materia.

Permitió a los científicos determinar la temperatura del sistema resultante de la fusión de las estrellas.

El experimento también descubrió que la etapa final de la fusión entre dos estrellas de neutrones transforma la materia en un estado de densidad cercano al plasma quark-gluón que se pudo encontrar justo después del Big Bang.

Esta es otra prueba más de que el estudio de las estrellas de neutrones es, a pesar de su complejidad, permite comprender mejor algunos de los aspectos más misteriosos del Universo.

Referencia

Probing dense baryon-rich matter with virtual photons. The HADES Collaboration. Nature Physics (2019). DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-019-0583-8
 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Los chimpancés curan sus heridas con ungüento de mosquitos masticados 8 febrero, 2022
    Los chimpancés aplican mosquitos masticados para tratar heridas abiertas, lo que podría ser evidencia de automedicación en animales. Esos insectos podrían tener propiedades calmantes: se ha demostrado científicamente que algunos tienen incluso efectos antibióticos o antivirales.
    Redacción T21
  • Descubren cómo el cerebro convierte una idea en música 8 febrero, 2022
    Científicos alemanes han descubierto cómo el cerebro convierte una idea musical en el movimiento de los dedos cuando tocamos el piano, así como que, cuando tocamos a dúo, nuestros cerebros comparten una misma longitud de onda.
    MPS/T21
  • Una bacteria se transforma en un largo hilo para infectar células más rápidamente y crecer sin límites 7 febrero, 2022
    Una bacteria puede mutar su forma hasta convertirse en un interminable hilo y multiplicar por 100 veces su tamaño: de esta manera, logra infectar más células en menos tiempo. Es una virulenta variante de infección bacteriana que no se había identificado hasta el momento.
    Pablo Javier Piacente
  • Detectan el primer agujero negro fuera de control en la Vía Láctea 7 febrero, 2022
    Por primera vez, un equipo internacional de científicos ha logrado detectar un agujero negro errante, solitario e inactivo en nuestra galaxia, a poco menos de 5.200 años luz de distancia de la Tierra. El misterioso objeto se mueve a través de la Vía Láctea a una velocidad de 45 kilómetros por segundo: los astrónomos confirmaron […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los abismos oceánicos están profusamente poblados de vida prístina 7 febrero, 2022
    Los abismos oceánicos triplican la diversidad microbiana de los niveles superiores de los mares terrestres, pero la mayor parte de esa vida es desconocida por la ciencia: lo revela el análisis de casi 1.700 muestras y dos mil millones de secuencias de ADN recogidas en todo el mundo.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • El universo temprano estaba siete veces más caliente que el actual 7 febrero, 2022
    El universo temprano tenía una temperatura siete veces mayor que la actual, han comprobado los astrofísicos: utilizaron una nube de vapor de agua proyectada por una lejana galaxia para observar el estado del Universo en sus primeras etapas. Nueva puerta para el estudio de la energía oscura.
    Redacción T21
  • El cerebro es como una máquina del tiempo 6 febrero, 2022
    El cerebro actualiza cada 15 segundos la información que procede de los ojos para que podamos gestionar la vida cotidiana sin que caigamos en alucinaciones. Es como una máquina del tiempo que nos proporciona estabilidad visual.
    Redacción T21
  • Las ardillas tienen el secreto de los viajes al espacio profundo 5 febrero, 2022
    La pérdida de masa muscular que sufren los astronautas en el entorno de gravedad cero del espacio se puede subsanar replicando el mecanismo natural que usan las ardillas para hibernar y despertarse meses después en perfecto estado físico.
    Redacción T21
  • Las primeras células se agruparon de forma autónoma, tanto en la Tierra como en Marte 4 febrero, 2022
    La formación autónoma de poblaciones de protocélulas o células primitivas, utilizando la energía presente en superficies naturales, podría haber sido el punto de partida de una ruta que habría culminado en la transformación de entidades no vivas en organismos vivos, según un nuevo estudio. 
    Pablo Javier Piacente
  • El agua de la Tierra existía antes que surgiera nuestro planeta 4 febrero, 2022
    La composición química del agua que hoy disfrutamos en la Tierra y que es primordial para la vida existía desde mucho antes de la formación de nuestro planeta: se conformó gracias a depósitos de gas que incluían vapor de agua, en los primeros 200.000 años del Sistema Solar.
    Pablo Javier Piacente