Una estrella extraña, también llamada estrella de quarks extraños, [1] : 352 es un objeto astronómico compacto hipotético, una estrella de quarks hecha de materia de quarks extraños . [2] [3] [4]
Las estrellas extrañas podrían existir sin tener en cuenta la suposición de Bodmer-Witten de estabilidad a temperaturas y presiones cercanas a cero, ya que la materia de quarks extraños podría formarse y permanecer estable en el núcleo de las estrellas de neutrones , de la misma manera que podría hacerlo la materia de quarks ordinaria. [5] Estas estrellas extrañas tendrán naturalmente una capa de corteza de materia de neutrones . La profundidad de la capa de corteza dependerá de las condiciones físicas y circunstancias de toda la estrella y de las propiedades de la materia de quarks extraños en general. [6] Las estrellas parcialmente compuestas de materia de quarks (incluida la materia de quarks extraños) también se denominan estrellas híbridas . [7] [8] [9] [10]
El colapso de la capa de corteza de estrellas extrañas es una de las causas propuestas de las ráfagas rápidas de radio . [7] [8] [9] [10]
Las estrellas de neutrones se forman cuando el colapso de una estrella se produce con una fuerza tan intensa que la gravedad obliga a las partículas subatómicas, como los protones y los electrones, a fusionarse en partículas de neutrones con carga neutra , lo que libera una lluvia de neutrinos . Si el núcleo neutro resultante es capaz de mantener su forma y no colapsar en un agujero negro , el resultado es un cuerpo celeste increíblemente denso compuesto en su totalidad por partículas neutras sin carga.
Los protones y neutrones están compuestos por tres quarks : un protón por dos quarks up y un quark down , un neutrón por dos quarks down y un quark up. Se plantea la hipótesis de que dentro de las estrellas de neutrones, las condiciones son tan extremas que se produce un proceso conocido como desconfinamiento : donde las partículas subatómicas se disuelven y dejan atrás sus quarks constituyentes como partículas libres. La temperatura y la presión obligarían entonces a estos quarks a comprimirse entre sí hasta tal punto que formarían una fase hipotética de materia conocida como materia de quarks . Si esto ocurre, la estrella de neutrones se convierte en una " estrella de quarks ". Si la presión es lo suficientemente grande, los quarks podrían verse afectados aún más y transformarse en quarks extraños , que luego interactuarían con los otros quarks "no extraños" para formar materia extraña . Si esto ocurre, la estrella de quarks se convertiría entonces en una estrella extraña.
Los primeros trabajos sobre la materia de quarks extraños sugirieron que sería un líquido homogéneo, pero otros modelos proponen [11] una alternativa heterogénea con " pepitas de quarks extraños " cargadas positivamente incrustadas en un gas de electrones cargado negativamente. [1] Esta estructura disminuye el campo eléctrico externo de las estrellas y la variación de densidad con respecto a las expectativas teóricas previas, con el resultado de que dichas estrellas parecen casi indistinguibles de las estrellas de neutrones ordinarias.
Otros trabajos teóricos sostienen que:
Una interfaz nítida entre la materia de quarks y el vacío tendría propiedades muy diferentes a las de la superficie de una estrella de neutrones. [12]
Al abordar parámetros clave como la tensión superficial y las fuerzas eléctricas que se descuidaron en el estudio original, los resultados muestran que mientras la tensión superficial esté por debajo de un valor crítico bajo, los grandes strangelets son de hecho inestables a la fragmentación y las estrellas extrañas naturalmente vienen con cortezas de strangelets complejas, análogas a las de las estrellas de neutrones. [12]
Para que la corteza de una estrella extraña colapse, debe acrecentar materia de su entorno de alguna forma.
La liberación de incluso pequeñas cantidades de su materia provoca un efecto en cascada sobre la corteza de la estrella. [13] Se cree que esto da como resultado una liberación masiva de energía magnética, así como de pares de electrones y positrones en las fases iniciales de la etapa de colapso. Esta liberación de partículas de alta energía y energía magnética en un período de tiempo tan corto hace que los pares de electrones/positrones recién liberados se dirijan hacia los polos de la extraña estrella debido al aumento de la energía magnética creada por la secreción inicial de la materia de la extraña estrella. Una vez que estos pares de electrones/positrones se dirigen a los polos de la estrella, luego son expulsados a velocidades relativistas, lo que se propone como una de las causas de las ráfagas rápidas de radio .
Las investigaciones teóricas han revelado que las estrellas de quarks no sólo podrían producirse a partir de estrellas de neutrones y supernovas poderosas , sino que también podrían crearse en las primeras separaciones de fases cósmicas posteriores al Big Bang . [14]
Si estas estrellas de quarks primigenias pueden transformarse en materia de quarks extraños antes de que las condiciones externas de temperatura y presión del universo primitivo las vuelvan inestables, podrían llegar a ser estables, si la hipótesis de Bodmer-Witten es cierta. Esas estrellas extrañas primigenias podrían sobrevivir hasta el día de hoy. [14]
Se postula que las enanas extrañas, a diferencia de las estrellas de neutrones con núcleos extraños, son diferentes de las enanas blancas. Se ha analizado una base de datos de enanas blancas. El conocimiento de la masa y la gravedad superficial de una estrella permite calcular su radio. Un equipo que comparó 40.000 enanas blancas con la relación masa-radio para enanas blancas descubrió que la mayoría de ellas seguía esa relación. Ocho excepciones eran mucho más pequeñas en tamaño y coincidían con las predicciones para una enana extraña. [15]
