Las ondas gravitacionales revelan propiedades nunca antes vistas de las estrellas de neutrones

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Una mejor comprensión del funcionamiento interno de las estrellas de neutrones conducirá a un mayor conocimiento de la dinámica que sustenta el funcionamiento del Universo y también podría ayudar a impulsar la tecnología futura, según el profesor de Física de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Nicolas Yunes. Un nuevo estudio dirigido por Yunes detalla cómo los nuevos conocimientos sobre cómo las fuerzas de marea disipativas dentro de sistemas de estrellas de neutrones dobles (o binarias) contribuirán a nuestra comprensión del Universo.

Los investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Rohit Chandramouli, izquierda, el profesor Nicolas Yunes y Abhishek Hegade, utilizaron simulaciones por computadora, modelos analíticos y análisis de datos sofisticados para verificar que las fuerzas dentro de los sistemas binarios de estrellas de neutrones son detectables mediante ondas gravitacionales. Crédito de la imagen: Fred Zwicky

“Las estrellas de neutrones son los núcleos colapsados de estrellas y los objetos materiales estables más densos del Universo, mucho más densos y más fríos que las condiciones que los colisionadores de partículas pueden crear”, señaló Yunes, quien también es director fundador del Centro de Estudios Avanzados del Universo de la Universidad de Illinois. “La mera existencia de estrellas de neutrones nos dice que existen propiedades invisibles relacionadas con la Astrofísica, la Física gravitacional y la Física nuclear que desempeñan un papel fundamental en el funcionamiento interno de nuestro Universo”.

Sin embargo, muchas de estas propiedades nunca antes vistas se hicieron observables con el descubrimiento de las ondas gravitacionales.

**“Las propiedades de las estrellas de neutrones se imprimen en las ondas gravitacionales que emiten. Luego, estas ondas viajan millones de años luz a través del espacio hasta detectores en la Tierra, como el avanzado Observatorio Europeo de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser y la Colaboración Virgo”, dijo Yunes. “Al detectar y analizar las ondas, podemos inferir las propiedades de las estrellas de neutrones y aprender sobre su composición interna y la física en juego en sus entornos extremos”.

Como físico gravitacional, Yunes estaba interesado en determinar cómo las ondas gravitacionales codifican información sobre las fuerzas de marea que distorsionan la forma de las estrellas de neutrones y afectan su movimiento orbital. Esta información también podría brindarles a los físicos más información sobre las propiedades dinámicas de los materiales de las estrellas, como la fricción interna o la viscosidad, **“lo que podría darnos una idea de los procesos físicos fuera de equilibrio que resultan en la transferencia neta de energía dentro o fuera de un sistema”, dijo Yunes.

Utilizando datos del evento de onda gravitacional identificado como GW170817, Yunes, junto con los investigadores de **Illinois¨, Justin Ripley, Abhishek Hegade y Rohit Chandramouli, utilizaron simulaciones por computadora, modelos analíticos y sofisticados algoritmos de análisis de datos para verificar que las fuerzas de marea fuera de equilibrio dentro del sistema binario de neutrones, los sistemas estelares son detectables mediante ondas gravitacionales. El evento GW170817 no fue lo suficientemente fuerte como para producir una medición directa de la viscosidad, pero el equipo de Yunes pudo imponer las primeras limitaciones observacionales sobre qué tan grande puede ser la viscosidad dentro de las estrellas de neutrones.

Los hallazgos del estudio fueron publicados en la revista Nature Astronomy.

**“Este es un avance importante, particularmente para ICASU y la Universidad de Illinois”, dijo Yunes. “En los años 70, 80 y 90, Illinois fue pionera en muchas de las principales teorías detrás de la física nuclear, particularmente aquellas relacionadas con las estrellas de neutrones. Este legado puede continuar con el acceso a los datos de los detectores avanzados LIGO y Virgo, las colaboraciones posibles a través de ICASU y las décadas de experiencia en física nuclear que ya existen aquí”.

Importante
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La University of Illinois Graduate College Dissertation Completion Fellowship y la National Science Foundation, de Estados Unidos, sostuvieron el estudio.
El paper “A constraint on the dissipative tidal deformability of neutron stars” fue publicado en Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-024-02323-7
El artículo Gravitational waves unveil previously unseen properties of neutron stars, con la firma de Lois Yoksoulian | editora de Ciencias Físicas y Medios, fue publicado en el sitio de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.
La Física es parte de Grainger College of Engineering en la University of Illinois Urbana-Champaign.

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