Nuevas estimaciones del tamaño de las estrellas de neutrones y la expansión del universo

Una combinación de mediciones astrofísicas ha permitido a los investigadores poner nuevas restricciones al radio de una estrella de neutrones típica y proporcionar un novedoso cálculo de la constante de Hubble que indica la tasa de expansión del universo.

"Estudiamos señales que provenían de diversas fuentes, por ejemplo, recientes fusiones observadas de estrellas de neutrones ", dijo Ingo Tews, teórico del grupo de Física Nuclear y de Partículas, Astrofísica y Cosmología del Laboratorio Nacional de Los Álamos, que trabajó con una colaboración internacional de investigadores en el análisis que apareció en la revista Science. "Analizamos conjuntamente las señales de ondas gravitacionales y las emisiones electromagnéticas de las fusiones, y las combinamos con mediciones previas de masa de los púlsares o con resultados recientes del Neutron Star Interior Composition Explorer de la NASA. Encontramos que el radio de una estrella de neutrones típica es de unos 11,75 kilómetros y que la constante de Hubble es de aproximadamente 66,2 kilómetros por segundo por megaparsec".

La combinación de señales para comprender los fenómenos astrofísicos distantes se conoce como astronomía multi-mensajero. En este caso, el análisis multi-mensajero de los investigadores les permitió restringir la incertidumbre de su estimación de los radios de las estrellas de neutrones a menos de 800 metros.

Colisión de dos estrellas de neutrones mostrando las emisiones de ondas electromagnéticas y gravitacionales durante el proceso de fusión. La interpretación combinada de múltiples mensajeros permite a los astrofísicos comprender la composición interna de las estrellas de neutrones y revelar las propiedades de la materia en las condiciones más extremas del universo. (Foto: Tim Dietrich)

Su novedoso enfoque para medir la constante de Hubble contribuye a un debate que ha surgido de otras determinaciones de la expansión del universo que compiten entre sí. Las mediciones basadas en observaciones de estrellas explotando conocidas como supernovas están actualmente en desacuerdo con las que provienen de observar el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), que es esencialmente la energía sobrante del Big Bang. Las incertidumbres en el nuevo cálculo del Hubble son demasiado grandes para resolver definitivamente el desacuerdo, pero la medición es ligeramente más favorable al enfoque del CMB.

El principal papel científico de Tews en el estudio fue proporcionar la información de los cálculos de la teoría nuclear que son el punto de partida del análisis. Sus siete colaboradores en el documento comprenden un equipo internacional de científicos de Alemania, los Países Bajos, Suecia, Francia y los Estados Unidos. (Fuente: NCYT Amazings)