Montañas sobre estrellas de neutrones podrían impulsar la detección de ondas gravitacionales Mayo 27 de 2009 Los astrofísicos que buscan ondas gravitacionales deberían fijar su mirada sobre las montañas de las estrellas de neutrones, de acuerdo a un estudio numérico hecho por investigadores de los Estados Unidos. El estudio también sugiere que la corteza de una estrella de neutrones es diez mil millones de veces más fuerte que el acero – y los investigadores afirman que el entendimiento de este fenómeno podría tender al desarrollo de materiales más fuertes en la Tierra. La Teoría General de la Relatividad predice que diminutas ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo, conocidas como ondas gravitacionales, son creadas una vez un cuerpo masivo es acelerado. Los científicos buscan en el espacio ondas gravitacionales porque solamente los cuerpos más masivos en el Universo pueden crear ondas con amplitudes mensurables. Sin embargo, estas ondulaciones son tan débiles que no han sido detectadas hasta la fecha. Uno de tales objetos es una estrella de neutrones, la extremadamente densa corteza de una estrella colapsada, en la que la mayoría de protones y neutrones dentro de la materia normal han sido forjados entre sí para formar neutrones. Cualquier irregularidad – o montaña – sobre la superficie de la estrella de neutrones giratoria causará que la estrella irradie ondas gravitacionales debido a que el grado de curvatura del espacio-tiempo cerca de una montaña cambia levemente dependiendo si la montaña se aleja o se acerca de un observador. ¿Son los detectores lo suficientemente sensibles? Los físicos buscan actualmente ondas gravitacionales usando un número de interferómetros muy grandes localizados alrededor del mundo. Sin embargo los investigadores han estado inseguros en cuanto a la suficiente sensibilidad de tales interferómetros para detectar ondas gravitacionales de las estrellas de neutrones debido a las incertidumbres en el tamaño de sus montañas. El científico Charles Horowitz de la Universidad de Indiana y Kai Kadau del Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México han mostrado que las montañas de las estrellas de neutrones podrían producir ondas gravitacionales que son lo suficientemente fuertes para ser vistas por en los experimentos existentes. “Nuestros resultados muestran que las investigaciones en curso sobre ondas gravitacionales pueden tener una mejor oportunidad que como se pensaba anteriormente”, dice Horowitz. “La detección de ondas gravitacionales confirmaría una nueva predicción fundamental de la teoría general de la relatividad de Einstein y, en lo más seguro, se consideraría para un Premio Nobel. Al detectar ondas gravitacionales desde las estrellas de neutrones, podríamos también saber mucho sobre el comportamiento de la materia a densidades extremas.” Horowitz y Kadau han calculado precisamente qué tan alto pueden ser esas montañas antes de que ellas colapsen bajo la extrema gravedad de una estrella de neutrones. Ellos usan un programa para simular las fuerzas eléctricas de largo alcance  entre los iones dentro de la corteza de una estrella de neutrones. Esta interacción coulombiana mantiene junta la corteza y por consiguiente las montañas en su lugar. Los iones mismos son formados de algunos de los protones que se mantienen de la estrella original, así como de algunos neutrones. Los físicos modelaron cómo una corteza de una estrella de neutrones se deforma por el estrés de cizalla. Para ello simularon capas múltiples de iones interactuando con miles de sus vecinos por las fuerzas de Coulomb y luego dejaron que el sistema evolucionara cuando movían las capas inferior y exterior entre sí. Ellos encontraron que cuando se considera la corteza como un cristal simple puro, el sistema tenía una tensión de ruptura entre 0.1 y 0.5, en otras palabras, que la forma de la corteza puede ser deformada hasta un 10-15% antes de que se rompa. Suficientemente fuerte para LIGO Ellos también mostraron que las impurezas, los defectos y las fronteras de grano no reducen esta tensión de ruptura hasta menos de 0.1. Calculando la altura de las montañas y luego la elipticidad que puede ser soportada por tal tensión de ruptura en una estrella de neutrones típica, los investigadores concluyeron que una estrella como esa genera ondas gravitacionales que son suficientemente fuertes para ser detectadas por LIGO, dos pares de interferómetros localizados en los Estados Unidos. Horowitz dice que la simulación de la ruptura de la corteza también mejorará el entendimiento de las “bengalas magnetares gigantes”, explosiones de rayos gamma extremadamente energéticos producidas por las estrellas de neutrones. Los investigadores creen que estas bengalas resultan de la energía liberada cuando las líneas de campo magnético de una estrella de neutrones rompe la corteza y luego se reconecta cuando la corteza se mueve. “Ahora que nosotros tenemos un mejor entendimiento de cómo y cuándo se rompe la corteza, podemos mejorar este modelo de starquarke para hacer comparaciones más detalladas con las observaciones”, agrega Horowitz. Además, Horowitz y Kadau dicen que su trabajo podría tender al desarrollo de materiales ingenieriles más fuertes. Señalan que la enorme dureza de la corteza de la estrella de neutrones – algunos diez mil millones de veces mayor que la del acero – se debe a las bastantes interacciones coulombianas de largo alcance entre los iones y la enorme presión ejercida sobre la corteza. Ésta última previene la formación de huecos, lo que de otra manera podría causar que el material se dañe. “Podría ser posible diseñar materiales convencionales fuertes con estas dos propiedades”, dice Horowitz.   El detector LIGO podría ver ondas que vienen desde las estrellas de neutrones   Tomado de Physics Web