Simulaciones computacionales descifran las estrellas de neutrones caníbales 

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Simulaciones computacionales descifran las estrellas de neutrones caníbales 

Simulaciones en 3D de explosiones de rayos X en las superficies de estrellas de neutrones. Los paneles (de arriba a abajo) muestran la estructura de la explosión de rayos X a 10, 20 y 40 milisegundos de tiempo de simulación. / Michael Zingale, Departamento de Física y Astronomía de SUNY Stony Brook

Astrofísicos están utilizando simulaciones computacionales para desentrañar los misterios detrás del comportamiento explosivo de las estrellas de neutrones caníbales. Estos objetos, conocidos por su densidad extremadamente alta, han sido fuente de fascinación y estudio debido a las potentes erupciones de rayos X que producen al consumir material de una estrella compañera cercana en un sistema binario.

Michael Zingale, astrofísico computacional de la Universidad Estatal de Nueva York, explica que estas simulaciones permiten observar los eventos con un detalle sin precedentes. «Queremos entender las propiedades de la estrella de neutrones para comprender cómo se comporta la materia en densidades extremas», señala Zingale.

Las estrellas de neutrones se forman cuando una estrella masiva agota su combustible y explota en una supernova. Mientras el material exterior es expulsado al espacio, el núcleo de la estrella colapsa bajo su propia gravedad, formando una esfera superdensa de unos 20 kilómetros de diámetro pero con una masa que puede alcanzar hasta 2.3 veces la del Sol

 

Recreando estrellas de neutrones 

La observación de las erupciones termonucleares que estas estrellas producen ofrece una ventana única para estudiar sus dimensiones y, por ende, modelar su interior. Dada la imposibilidad de examinar estas estrellas de cerca, los científicos recopilan toda la información posible sobre las ráfagas de rayos X de las estrellas de neutrones y tratan de replicar estos fenómenos en simulaciones que coincidan con los datos observacionales.

Realizar estas simulaciones, sin embargo, no es tarea fácil. La complejidad de la física de las estrellas de neutrones requiere un poder de cálculo significativo. Trabajos anteriores emplearon el supercomputador Summit del Laboratorio Nacional de Oak Ridge para simular las llamas termonucleares en dos dimensiones. 

Ahora, estos esfuerzos se han ampliado a una tercera dimensión, marcando un hito en el estudio de estos objetos celestes. La investigación ha sido publicada en The Astrophysical Journal.

 

La simulación 

Zingale destaca la importancia de conectar estas simulaciones con observaciones reales para entender mejor la estructura subyacente de las estrellas de neutrones. Las simulaciones en tres dimensiones, aunque más desafiantes, ofrecen una visión más completa de la propagación de las llamas termonucleares. Por otro lado, las que son en dos dimensiones no dejan de ser una herramienta valiosa, ya que permiten liberar recursos computacionales para otros aspectos del estudio, como mejorar la fidelidad de la combustión.

La investigación está acercando a los científicos a modelar la propagación de la llama a través de toda la estrella, desde un polo a otro. Además, incrementa nuestro conocimiento acerca de el comportamiento de la materia en condiciones extremas, lo que nos permitirá comprender mejor el universo.

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