PULSARS: Núcleos atómicos gigantes en el espacio !
Xavier Amador
Físico Matemático
MIEMBRO DE LA ASOCIACION PANAMEÑA DE AFICIONADOS A LA ASTRONOMIA

Por el motivo de la detección reciente de varios planetas extrasolares girando alrededor de sistemas binarios (2 o más estrellas) formados por pulsars, creemos conveniente ahondar un poco en las características de dichas estrellas. Cuando una estrella normal deja de producir energía mediante reacciones termonucleares, en las cuales ocurre la Fusión Nuclear (nucleos livianos se unen para convertirse en nucleos más pesados) y Fisión nuclear (donde núcleos pesados se descomponen en núcleos mas livianos), se contrae o colapsa a causa de la presión gravitatoria. La contracción ocurre de una manera muy violenta.

Las capas externas de la estrella, al caer, chocan contra el núcleo sólido de materia que se forma debido al colapso gravitatorio de las capas más internas de la estrella. Luego, estas capas externas "rebotan" produciendo una onda (de materia) expansiva, de choque,hacia afuera: el fenómeno de la Supernova ocurre..., ha estallado una estrella ! (se debe aclarar que el escenario antes expuesto es sólo un resúmen extremadamente simplificado de lo que realmente ocurre y no debe tomarse como una verdad categórica, sino como una aproximación intuitiva al proceso). Dependiendo de la masa original de la estrella, el núcleo que queda como residuo de la supernova puede formar uno de los tres objetos, que los astrofísicos denominan OBJETOS COMPACTOS RELATIVISTAS:

La existencia de estos tres objetos ha sido confirmada por observaciones astrofísicas (aunque aún existe mucha precausión en lo que se refiere a los Hoyos Negros). Sin embargo, cuando estos objetos "nacieron" a partir de la Relatividad General (postulados en la década del '30 por el famoso Físico Robert Oppenheimer, cabeza del grupo de científicos que fabricaron la bomba atómica), existía mucha controversia en cuanto a su existencia. Los Pulsars (o Pulse Radio Sourse "pulse-rs", por su pronunciación en inglés) son objetos estelares extraños: imagínese un "núcleo atómico" gigantesco girando a velocidades increíbles , dotado de un campo magnético inmensamente fuerte y ni hablar del gravitatorio.

Estos "núcleos" emiten grandes cantidades de energía en forma de "fogonazos" o pulsos de ondas electromagnéticas, con rango desde las radiofrecuencias hasta emisión de rayos gamma. Generalmente están acompañados de otras estrellas normales, orbitando ambos alrededor de un centro común de masas. Si los miembros del sistema están lo suficientemente cerca, el pulsar de este sistema binario (sistema de 2 o más estrellas) se "come" a su compañera, de manera similar a como los hoyos negros lo hacen; alrededor del púlsar, en su región ecuatorial, existe un anillo de materia (como en Saturno!) formado por la materia que devora de su compañera. Con el tiempo, el pulsar devorará tanta materia que su masa superará el límite de aproxim. 3Mo y entonces ocurrirá nuevamente un colapso gravitatorio, convirtiéndose en un Hoyo Negro! Los modelos teóricos actuales que describen a este objeto compacto establecen una estructura por capas del objeto. La Fig. 1 muestra la sección transversal de una estrella de neutrones con masa aproximada de 1.4Mo .

La capa más externa está constituida por una red sólida de núcleos atómicos y electrones libres. Observese la densidad de esa capa. Un cm de materia de esa superficie pesaría en la tierra 42.14 x 10? toneladas!... La capa intermedia está constituída por una red cristalina sólida de núcleos y gas de electrones y neutrones en etapa superfluída. La más interna es una capa líquida formada principalmente por neutrones superfluídos con una concentración baja de protones superfluídos y electrones normales. El nucleo del pulsar es tan denso que aún no se sabe de que puede estar compuesto.

El problema radica en que no se sabe cómo se comporta la materia a tan altas densidades. Posibles constituyentes pueden ser: mesones en estado condensado, núcleo sólido de neutrones, núcleo líquido de materia quarkiónica,etc. Uno de los aspectos más importantes de las estrellas de neutrones es que emiten periódicamente pulsos electromagnéticos, y lo hacen con una periodicidad tan asombrosa que se les ha calificado como los "relojes más precisos del Universo", aunque se ha descubierto que debido a la energía que emiten la rotación de los mismos va disminuyendo muy lentamente.

Por ejemplo, el pulsar que existe en la Nebulosa del Cangrejo, llamado PRS 0531+21 (PRS "Pulse Radio Sourse" Ascención Recta 05 31', Declinación:+21 ) posee un periódo de 0.0331s o sea, emite un pulso cada 0.0331s con una presición increíble. Fue gracias a un pulsar binario, el PSR 1913+16, descubierto en 1975 por los astrofísicos Hulse y Taylor, que se confirmó una de las predicciones más importantes de la Relatividad General: la existencia de las ondas gravitatorias.

Aunque esta confirmación no fue realizada de manera directa, existen muchos datos experimentales que apoyan la interpretación de que lo que se ha detectado han sido las tan elusivas ondas gravitacionales. Se espera que para fines de los '90 se construya el LIGO o Detector de Ondas Gravitacionales mediante Interferometría Laser. El LIGO permitirá estudiar las ondas emitidas por estos mpresionantes Objetos Compactos Relativistas. El proyecto LIGO está liderizado por el Físico teórico Kip Thorne, uno de los líderes en el estudio de ondas gravitacionales, y que ha escrito varios libros acerca de la Relatividad General. Este proyecto es un esfuerzo internacional de varios grupos de teóricos británicos, soviéticos y gringos.