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estrella exótica

Una estrella exótica es una hipotética estrella compacta compuesta de materia exótica (algo que no está hecho de electrones , protones , neutrones o muones ) y equilibrada contra el colapso gravitacional mediante presión de degeneración u otras propiedades cuánticas.

Los tipos de estrellas exóticas incluyen

De los diversos tipos de estrellas exóticas propuestos, la mejor evidenciada y comprendida es la estrella de quarks , aunque su existencia no está confirmada.

En la mecánica newtoniana , los objetos lo suficientemente densos como para atrapar cualquier luz emitida se denominan estrellas oscuras , [1] [2] [a] , a diferencia de los agujeros negros en la relatividad general . Sin embargo, el mismo nombre se utiliza para hipotéticas "estrellas" antiguas que derivaban energía de la materia oscura .

Las estrellas exóticas son en gran medida teóricas, en parte porque es difícil probar en detalle cómo pueden comportarse tales formas de materia, y en parte porque antes de la incipiente tecnología de la astronomía de ondas gravitacionales , no existían medios satisfactorios para detectar objetos astrofísicos compactos que no irradian ya sea electromagnéticamente o a través de partículas conocidas. Si bien los objetos candidatos se identifican ocasionalmente basándose en evidencia indirecta, todavía no es posible distinguir sus firmas observacionales de las de los objetos conocidos.

Estrellas de quarks y estrellas extrañas

Una estrella de quarks es un objeto hipotético que resulta de la descomposición de neutrones en sus quarks arriba y abajo constituyentes bajo presión gravitacional. Se espera que sea más pequeña y más densa que una estrella de neutrones , y puede sobrevivir en este nuevo estado indefinidamente, si no se le añade masa extra. Efectivamente, es un hadrón único y muy grande . Las estrellas de quarks que contienen materia extraña se denominan estrellas extrañas .

Según las observaciones publicadas por el Observatorio de Rayos X Chandra el 10 de abril de 2002, se sugirieron dos objetos, denominados RX J1856.5−3754 y 3C 58 , como candidatos a estrella de quarks. Las primeras parecían ser mucho más pequeñas y las segundas mucho más frías de lo esperado para una estrella de neutrones, lo que sugiere que estaban compuestas de material más denso que el neutronio . Sin embargo, estas observaciones fueron recibidas con escepticismo por parte de los investigadores que dijeron que los resultados no eran concluyentes. [ ¿OMS? ] Después de un análisis más detallado, RX J1856.5−3754 fue excluido de la lista de candidatas a estrellas de quarks. [3]

Estrellas electrodébiles

Una estrella electrodébil es un tipo teórico de estrella exótica en la que el colapso gravitacional de la estrella se evita mediante la presión de radiación resultante de la combustión electrodébil ; es decir, la energía liberada por la conversión de quarks en leptones mediante la fuerza electrodébil . Este proceso ocurre en un volumen en el núcleo de la estrella de aproximadamente el tamaño de una manzana y que contiene aproximadamente dos masas terrestres. [4]

Se teoriza que la etapa de vida de una estrella que produce una estrella electrodébil ocurre después del colapso de una supernova . Las estrellas electrodébiles son más densas que las estrellas de quarks y pueden formarse cuando la atracción gravitacional ya no puede ser resistida por la presión de degeneración de los quarks , pero aún puede resistirse por la presión de radiación de combustión electrodébil. [5] Esta fase de la vida de una estrella puede durar más de 10 millones de años. [4] [5] [6] [7]

estrellas preones

Una estrella preón es un tipo propuesto de estrella compacta hecha de preones , un grupo de hipotéticas partículas subatómicas . Se esperaría que las estrellas Preon tuvieran densidades enormes , superiores a 1023  kg/ m3 . Es posible que tengan mayores densidades que las estrellas de quarks y serían más pesadas pero más pequeñas que las enanas blancas y las estrellas de neutrones. [8] Las estrellas preones podrían originarse a partir de explosiones de supernovas o del Big Bang . En principio, estos objetos podrían detectarse mediante lentes gravitacionales de rayos gamma . Las estrellas preones son candidatas potenciales a la materia oscura . Sin embargo, las observaciones actuales [9] de los aceleradores de partículas hablan en contra de la existencia de preones, o al menos no priorizan su investigación, ya que el único detector de partículas actualmente capaz de explorar energías muy altas (el Gran Colisionador de Hadrones ) no está diseñado específicamente para esto. y su programa de investigación se dirige a otras áreas, como el estudio del bosón de Higgs , el plasma de quarks-gluones y evidencia relacionada con la física más allá del Modelo Estándar . [ se necesita aclaración ]

Estrellas de bosones

Una estrella bosónica es un objeto astronómico hipotético formado a partir de partículas llamadas bosones ( las estrellas convencionales se forman principalmente a partir de protones y electrones, que son fermiones , pero también contienen una gran proporción de núcleos de helio-4 , que son bosones , y cantidades más pequeñas de varios núcleos más pesados, que pueden ser cualquiera de los dos). Para que exista este tipo de estrella, debe existir un tipo estable de bosón con interacción autorrepulsiva; Una posible partícula candidata [10] es el todavía hipotético "axión" (que también es candidato para las partículas de "materia oscura no bariónica" aún no detectadas , que parecen componer aproximadamente el 25% de la masa del Universo. ). Se teoriza [11] que a diferencia de las estrellas normales (que emiten radiación debido a la presión gravitacional y la fusión nuclear), las estrellas de bosones serían transparentes e invisibles. La inmensa gravedad de una estrella bosónica compacta desviaría la luz alrededor del objeto, creando una región vacía que se asemeja a la sombra del horizonte de sucesos de un agujero negro . Al igual que un agujero negro, una estrella bosónica absorbería materia ordinaria de su entorno, pero debido a la transparencia, la materia (que probablemente se calentaría y emitiría radiación) sería visible en su centro. Las simulaciones sugieren que las estrellas de bosones en rotación tendrían forma de toro o "rosquilla", ya que las fuerzas centrífugas darían esa forma a la materia bosónica.

A partir de 2024 , no hay evidencia significativa de que existan este tipo de estrellas. Sin embargo, puede ser posible detectarlos mediante la radiación gravitacional emitida por un par de estrellas de bosones en órbita conjunta, [12] [13] y GW190521 , considerado el agujero negro más energético que se fusiona , puede ser la colisión frontal. de dos estrellas de bosones. [14]

Las estrellas de bosones pueden haberse formado mediante un colapso gravitacional durante las etapas primordiales del Big Bang. [15] Al menos en teoría, podría existir una estrella de bosones supermasiva en el núcleo de una galaxia, lo que puede explicar muchas de las propiedades observadas de los núcleos galácticos activos . [dieciséis]

También se han propuesto estrellas de bosones como candidatos a objetos de materia oscura , [17] y se ha planteado la hipótesis de que los halos de materia oscura que rodean a la mayoría de las galaxias podrían verse como enormes "estrellas de bosones". [18]

Las estrellas de bosones compactos y las capas de bosones a menudo se estudian involucrando campos como los campos escalares complejos masivos (o sin masa), el campo calibre U(1) y la gravedad con potencial cónico. La presencia de una constante cosmológica positiva o negativa en la teoría facilita el estudio de estos objetos en los espacios de De Sitter y anti-de Sitter . [19] [20] [21] [22] [23]

Las estrellas de bosones compuestas por partículas elementales con espín-1 han sido denominadas estrellas Proca . [24]

Braaten, Mohapatra y Zhang (2016) han teorizado que puede existir un nuevo tipo de estrella de axión denso en el que la gravedad está equilibrada por la presión del campo medio del axión condensado de Bose-Einstein . [25] La posibilidad de que existan estrellas con axiones densos ha sido cuestionada por otros trabajos que no respaldan esta afirmación. [26]

estrellas de planck

En la gravedad cuántica de bucles , una estrella de Planck es un objeto astronómico teóricamente posible que se crea cuando la densidad de energía de una estrella en colapso alcanza la densidad de energía de Planck . En estas condiciones, suponiendo que la gravedad y el espacio-tiempo estén cuantificados , surge una "fuerza" repulsiva derivada del principio de incertidumbre de Heisenberg . En otras palabras, si se cuantifican la gravedad y el espacio-tiempo, la acumulación de masa-energía dentro de la estrella Planck no puede colapsar más allá de este límite para formar una singularidad gravitacional porque violaría el principio de incertidumbre del propio espacio-tiempo. [27]

Q-estrellas

Las estrellas Q son objetos hipotéticos que se originan a partir de supernovas o del Big Bang. Se teoriza que son lo suficientemente masivos como para doblar el espacio-tiempo hasta tal punto que parte, pero no toda la luz, podría escapar de su superficie. Se predice que serán más densas que las estrellas de neutrones o incluso las estrellas de quarks. [28]

Ver también

Notas a pie de página

  1. ^ Los efectos cuánticos pueden impedir la formación de verdaderos agujeros negros y, en cambio, dar lugar a entidades densas llamadas estrellas negras . [2]

Referencias

  1. ^ Visser, Matt; Barceló, Carlos; Liberati, Stefano; Sonego, Sebastiano (febrero de 2009). "Pequeño, oscuro y pesado: ¿pero es un agujero negro?". arXiv : 0902.0346v2 [gr-qc]. Archivado el 26 de septiembre de 2018 en Wayback Machine.
  2. ^ ab Visser, Matt; Barceló, Carlos; Liberati, Stefano; Sonego, Sebastiano (30 de septiembre de 2009). "Cómo los efectos cuánticos podrían crear estrellas negras, no agujeros". Científico americano . No. Octubre de 2009. Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2013 . Consultado el 25 de diciembre de 2022 . Publicado originalmente con el título "Estrellas negras, no agujeros" .
  3. ^ Truemper, JE; Burwitz, V.; Haberl, F.; Zavlin, VE (junio de 2004). "Los acertijos de RX J1856.5-3754: ¿estrella de neutrones o estrella de quarks?". Física Nuclear B: Suplementos de actas . 132 : 560–565. arXiv : astro-ph/0312600 . Código Bib : 2004NuPhS.132..560T. doi :10.1016/j.nuclphysbps.2004.04.094. S2CID  425112.
  4. ^ ab Shiga, D. (4 de enero de 2010). "Las estrellas exóticas pueden imitar el Big Bang". Científico nuevo . Archivado desde el original el 18 de enero de 2010 . Consultado el 18 de febrero de 2010 .
  5. ^ ab "Los teóricos proponen una nueva forma de brillar y un nuevo tipo de estrella: 'Electrodébil'" (Presione soltar). Universidad Case Western Reserve . 15 de diciembre de 2009. Archivado desde el original el 21 de febrero de 2020 . Consultado el 16 de diciembre de 2009 a través de ScienceDaily .
  6. ^ Vieru, Tudor (15 de diciembre de 2009). "Nuevo tipo de objetos cósmicos: estrellas electrodébiles". Softpedia . Archivado desde el original el 18 de diciembre de 2009 . Consultado el 16 de diciembre de 2009 .
  7. ^ "Los astrónomos predicen una nueva clase de estrella 'electrodébil'". Revisión de tecnología . 10 de diciembre de 2009. Archivado desde el original el 19 de octubre de 2012 . Consultado el 16 de diciembre de 2009 .
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Fuentes

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