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El telescopio Chandra encuentra un superfluido en el núcleo de estrellas de neutrones

24 Febrero.- Esta imagen presenta una combinación hermosa de rayos-X de Chandra (rojo, verde y azul) y los datos ópticos del Hubble (oro) de Casiopea A, los restos de una estrella masiva que explotó en una supernova. La evidencia de un estado extraño de la materia se ha encontrado en el núcleo denso de una estrella de neutrones observado desde hace más de una década de observaciones. La ilustración del artista en el recuadro se observa un recorte del interior de la estrella de neutrones, donde se ve la densidad de aumento de la corteza (naranja) a la base (rojo) y finalmente a la región donde existe el "superfluido"(bola roja interior.)

Imagen de Casiopea A
El Observatorio Chandra de la NASA de Rayos X ha descubierto la primera evidencia directa de un superfluido, un estado extraño, sin fricción de la materia, en el núcleo de una estrella de neutrones. Los superfluidos creados en los laboratorios de la Tierra presentan propiedades notables, tales como la capacidad de subir hacia arriba y escapar de envases herméticamente cerrados. El hallazgo tiene implicaciones importantes para la comprensión de las interacciones nucleares en cuestión en las mayores densidades conocidas.

Las estrellas de neutrones contienen la materia más densa sabe que es directamente observable. Una cucharadita del material de una estrella de neutrones pesa seis mil millones de toneladas. La presión en el núcleo de la estrella es tan alto que la mayoría de las partículas cargadas, los electrones y protones, se fusionan dando lugar a una estrella compuesta principalmente de partículas sin carga llamadas neutrones.

Dos equipos de investigación independientes estudiaron el remanente de la supernova Cassiopeia A, o A CAS por sus siglas, los restos de una estrella masiva a 11.000 años luz de distanciaque han aparecido al explotar hace unos 330 años atrás, como se observa desde la Tierra. Los datos de Chandra encontraron una rápida disminución de la temperatura de la estrella de neutrones ultradensa que quedó después de la supernova, demostrando que se había enfriado en alrededor de un cuatro por ciento durante un período de 10 años.

"Esta caída en la temperatura, aunque suene pequeña, era importante y sorprendente ver", dijo Dany Página de la Universidad Nacional Autónoma de México, líder de un equipo con un artículo publicado el 25 de febrero 2011 de la revista Física Review Letters . "Esto significa que algo extraño está sucediendo dentro de esta estrella de neutrones".

Los superfluidos que contienen partículas cargadas son superconductores, es decir, actúan como perfectos conductores eléctricos y no pierden energía. Los nuevos resultados sugieren que el resto de protones en el núcleo de la estrella se encuentran en un estado superfluido y, debido a que llevan una carga, también forman un superconductor.

"El enfriamiento rápido de una estrella de neutrones Un CAS, visto con Chandra, es la directa primera evidencia de que los núcleos de estas estrellas de neutrones son, de hecho, hecho del superfluido y material superconductor", dijo Peter Shternin del Instituto Ioffe en San Petersburgo, Rusia, líder de un equipo con un trabajo aceptado en la revista Monthly Notices de la Sociedad Astronómica Real .

Ambos equipos muestran que este rápido enfriamiento se explica por la formación de un superfluido de neutrones en el núcleo de la estrella de neutrones dentro de aproximadamente los últimos 100 años como se ve desde la Tierra. El enfriamiento rápido se espera que continúe durante algunas décadas y luego se debe reducir la velocidad.

"Resulta que Cas A puede ser un regalo del Universo, porque tendríamos que coger una estrella de neutrones muy joven justo en el momento correcto en el tiempo," dijo el co-autor de la página Madappa Prakash, de la Universidad de Ohio. "A veces un poco de suerte hacer avanzar la ciencia."

El inicio de la superfluidez en los materiales en la Tierra se produce a muy bajas temperaturas cercanas al cero absoluto, pero en las estrellas de neutrones pueden ocurrir en temperaturas cerca de mil millones de grados centígrados. Hasta ahora no se tenía constancia en las estimaciones de esta temperatura crítica. Esta nueva investigación limita la temperatura crítica entre la mitad de mil millones a poco menos de mil millones de grados.

Cas A permitirá a los investigadores probar modelos de cómo la fuerte fuerza nuclear fuerte, que une las partículas subatómicas, se comporta en la materia ultradensa. Estos resultados también son importantes para la comprensión de una gama amplia en el comportamiento de las estrellas de neutrones, incluidos los "problemas técnicos", precesión estrella de neutrones y las pulsaciones, magnetar y la evolución de los campos magnéticos de la estrella de neutrones.

Pequeños cambios bruscos en la velocidad de giro de rotación de las estrellas de neutrones, llamados fallos, ya han tenido evidencia en el superfluido en la corteza de una estrella de neutrones, donde las densidades son mucho menores que las observados en el núcleo de la estrella. Esta últimas noticias de Cas A revelan nueva información sobre la región interior ultradensa de la estrella de neutrones.

"Antes no teníamos ni idea de cómo la superconductividad ampliada de los protones se encontraba en una estrella de neutrones", dijo el co-autor Shternin Dmitry Yakovlev, también del Instituto Ioffe.

El enfriamiento de CAS, una estrella de neutrones que fue descubierta por primera vez por Craig co-autor Heinke, de la Universidad de Alberta, Canadá, y Wynn Ho de la Universidad de Southampton, Reino Unido, en 2010. Era la primera vez que los astrónomos han medido la velocidad de enfriamiento de una estrella joven de neutrones.
El asteroide Cleopatra tiene lunas

24 Febrero.- Una imagen del asteroide Cleopatra tomadas por el telescopio Keck II con óptica adaptativa, antes (izquierda) y después del procesamiento. El asteroide, con forma de hueso de perro, tiene dos lunas, la Alexhelios exterior y el interior Cleoselene.
Las lunas del asteroide Cleopatra
El asteroide Cleopatra, al igual que su tocayo, el último faraón y la reina de Egipto que dio a luz a gemelos - dos lunas probablemente generadas por el asteroide en algún momento en los últimos 100 millones de años.

En la edición de febrero de la revista Icarus, un equipo de astrónomos franceses y estadounidenses, incluyendo Franck Marchis, un astrónomo de la investigación en la Universidad de California, Berkeley, y Pascal Descamps, astrónomo del Instituto de Mecánica Celeste y de Calculs des efemérides ( IMCCE) del Observatorio de París, informaron del descubrimiento y también confirman informes anteriores de que el asteroide tiene forma de hueso de perro.

Además, el estudio detallado del equipo del asteroide con telescopios pequeños, así como con el gran telescopio Keck II de Hawai les ha permitido determinar las órbitas exactas de las lunas gemelas y calcular la densidad de Cleopatra, que muestran que el asteroide es probablemente un gran montón de roca y escombros de metal.

"Nuestras observaciones de las órbitas de los dos satélites de 216 Cleopatra implica que este gran asteroide metálico es un montón de escombros y es una sorpresa", dijo Marchis, que también es un científico planetario del Instituto SETI en Mountain View, California " Los asteroides de este tamaño se supone que son sólidos, sin montones de escombros. "

La Comisión de Nomenclatura de Pequeños Cuerpos de la Unión Astronómica Internacional aceptó la propuesta de Marchis y sus colaboradores para nombrar las lunas por los gemelos de Cleopatra por Marco Antonio: Cleopatra Selene II y Alejandro Helios. La luna más externa se denomina Alexhelios y la luna más interna es Cleoselene. En la mitología griega, Helios y Selene representaba al Sol y la Luna, respectivamente.
Un montón de escombros de asteroides

Cleopatra, de cerca de 217 kilómetros de longitud, es uno de los grandes asteroides encontrados recientemente que se compone de escombros rocosos unidos por la atracción gravitatoria mutua. Otros son 87 Sylvia, que es de 280 kilómetros de diámetro, 90 Antíope, 86 kilómetros de diámetro, 121 Hermione, 190 kilómetros de diámetro, y Kalliope 22, 166 kilómetros de diámetro. Durante los últimos cinco años, Marchis y Descamps estuvieron involucrados en la determinación de la densidad de todos estos asteroides múltiples, es decir, asteroides con lunas.

Se desconoce la proporción de grandes asteroides del sistema solar que son pilas de escombros, pero el hecho de que hasta ahora, todos los asteroides son múltiples colecciones porosas de trozos gravitacionalmente unidos podría tener implicaciones en cómo se forman los planetas, dijo Marchis. La colisión entre dos asteroides son más propensos a romper los dos cuerpos que se funden en un gran asteroide, por lo que la formación de planetas es un proceso lento. Los asteroides son montones de escombros, sin embargo, se fusionarían con mayor facilidad durante una colisión.

"Si una gran parte de los asteroides del sistema solar primitivo fueron un montón de escombros, a continuación, la formación del núcleo de los planetas sería mucho más rápido," dijo Marchis.

La estructura de la pila de escombros explica la forma de Cleopatra y sus dos lunas, argumentan los autores. Los asteroides probablemente se formaron de los restos de un metálico asteroide rocoso hecho añicos después de una colisión con otro asteroide, lo que podría haber ocurrido en cualquier momento desde el origen del sistema solar hace 4.5 mil millones de años. Sobre la base de la teoría de la formación de Descamps, un asteroide binario, el montón de escombros se estableció girando más rápido por un impacto oblicuo hace 100 millones de años. El asteroide giratorio se habría alargado y poco a poco atrajo a la luna más distante. La luna interior era un destino probable hace 10 millones de años tal vez.

El asteroide 216 Kleopatra fue descubierto en 1880 y se demostró en el 2000 que recuerda a un extraño hueso de perro de forma alargada. Observaciones posteriores del radar confirmaron la forma, pero Marchis y sus colegas querían imágenes de mayor resolución para determinar si los dos lóbulos del hueso de perro se tocan o son dos cuerpos separados, y también para calcular la densidad. Utilizando la óptica adaptativa en el telescopio Keck II, los astrónomos obtuvieron en el 2008 las mejores imágenes sin embargo, se confirmó que el asteroide es un cuerpo con dos lóbulos. También se descubrieron las dos lunas.

Al reanalizar ocultaciones de estrellas por el otro asteroide, que fueron observadas por telescopios más pequeños de todo el mundo, los investigadores fueron capaces de adivinar el tamaño y la forma del asteroide. Algunas de las observaciones que usaron tienen 30 años.

El equipo también trazó las órbitas de las dos pequeñas lunas, cada una de unos 8 kilómetros de diámetro, proporcionando suficiente información para calcular la masa del asteroide. Teniendo en cuenta el tamaño, forma y masa, los astrónomos calculan la densidad del asteroide: 3.6 gramos por centímetro cúbico. Si la mayor parte del asteroide es de hierro, un componente común con una densidad de alrededor de 5 gramos / centímetro cúbico, el asteroide es de entre 30 y 50 por ciento de espacio vacío, concluyó el equipo.

El equipo continúa observando grandes asteroides en busca de otros con lunas, lo que les permitiría calcular la densidad y determinar la prevalencia de los asteroides porosos.

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