Las «montañas» en las estrellas de neutrones podrían detectarse con ondas gravitacionales

Las estrellas de neutrones se encuentran entre los objetos más densos del universo. Su corteza es mucho más fuerte que cualquier material de la Tierra y una cucharada de esta materia es más pesada que una montaña. Hablando de montañas, si existen en estrellas de neutrones, algunos han planteado la hipótesis de que podrían tener sólo unos pocos milímetros de altura. Un nuevo trabajo sugiere que si tales deformaciones están presentes en la superficie, entonces podríamos detectarlas con observatorios de ondas gravitacionales.
Cualquier cosa con masa que se mueva genera ondas gravitacionales: pequeñas vibraciones en el espacio-tiempo. Sin embargo, sólo los objetos más extremos del universo emiten ondas con una frecuencia que los observatorios actuales pueden captar. Por eso hasta ahora todas las detecciones han sido colisiones entre agujeros negros o estrellas de neutrones.
Esos eventos son similares a arrojar una piedra a un estanque, pero hay vibraciones todo el tiempo. Algunas de ellas podrían acabar formando el Fondo de Ondas Gravitacionales, pero el efecto de pequeñas deformaciones en las estrellas de neutrones de nuestra galaxia podría detectarse como señales continuas de ondas gravitacionales procedentes de nuestros detectores actuales: los dos LIGO, Virgo y Kagra.
“Hay muchas búsquedas en curso de continuidad [gravitational waves] de tales estrellas. Los detectores actuales son sensibles, en el mejor de los casos, a montañas que son 1.000 veces más pequeñas que la montaña máxima que la corteza puede soportar. Desafortunadamente, no sabemos el tamaño de [neutron star] montañas”, escribieron los autores en el nuevo estudio.
Ése es un factor crucial. Las estrellas de neutrones son objetos que quedan de una estrella masiva (pero no demasiado masiva) que se convierte en supernova. La materia en estos objetos experimenta fuerzas en los límites de la física y no se comprende completamente cómo se comporta exactamente. Algunas hipótesis sugieren que la materia está dispuesta en estructuras conocidas como pasta nuclear. Quizás estos puedan organizarse de manera que creen la deformación de la superficie, donde estas montañas imprimirían una señal particular en las ondas gravitacionales.
El equipo compara esa posibilidad con diferentes mundos del Sistema Solar. Europa y Encelado tienen una corteza dura y helada y un océano de aguas profundas. La superficie está arrugada por el movimiento del agua debajo. En Encélado, estas características se conocen como rayas de tigre, mientras que en Europa son un entrecruzamiento de líneas.
Pero no necesitas un interior líquido. Mercurio tiene una corteza delgada y un gran núcleo metálico, y el planeta más pequeño también tiene características peculiares en su superficie: estructuras curvas en forma de escalones. Si la corteza de las estrellas de neutrones no es igual en todas direcciones, esto también puede dar lugar a la formación de estructuras que podríamos llamar montañas.
Debería ser posible encontrarlos, pero las personas que trabajan con los detectores de ondas gravitacionales necesitan saber qué están buscando. Estos instrumentos pueden detectar variaciones menores que el diámetro de un átomo en unos pocos kilómetros: son extremadamente sensibles. Son tan sensibles que los terremotos, las olas del mar, etc., crean ruido. Saber qué buscar es clave. Este artículo podría ser un paso importante para encontrar estas ondas gravitacionales continuas.
El estudio se publica en la revista Physical Review D.