Estrella exótica - Exotic star

Una estrella exótica es una hipotética estrella compacta compuesta por algo más que electrones , protones , neutrones o muones , y equilibrada contra el colapso gravitacional por presión de degeneración u otras propiedades cuánticas. Las estrellas exóticas incluyen estrellas de quarks (compuestas de quarks ) y quizás estrellas extrañas (compuestas de materia de quarks extraños , un condensado de quarks arriba , abajo y extraños ), así como estrellas preón especulativas (compuestas de preones , que son partículas hipotéticas y "edificio bloques "de quarks, si los quarks se pueden descomponer en subpartículas componentes). De los diversos tipos de estrellas exóticas propuestos, la mejor evidenciada y comprendida es la estrella de quark .

Las estrellas exóticas son en gran parte teóricas, en parte porque es difícil probar en detalle cómo pueden comportarse tales formas de materia, y en parte porque antes de la incipiente tecnología de la astronomía de ondas gravitacionales , no había medios satisfactorios para detectar objetos cósmicos que no irradian. electromagnéticamente o mediante partículas conocidas. Por tanto, todavía no es posible verificar nuevos objetos cósmicos de esta naturaleza distinguiéndolos de los objetos conocidos. Los candidatos para tales objetos se identifican ocasionalmente con base en evidencia indirecta obtenida de propiedades observables.

Estrellas de quarks y estrellas extrañas

Artículos principales: Quark star y Strange star

Una estrella de quarks es un objeto hipotético que resulta de la descomposición de neutrones en sus quarks arriba y abajo constituyentes bajo presión gravitacional. Se espera que sea más pequeño y más denso que una estrella de neutrones , y puede sobrevivir en este nuevo estado indefinidamente si no se agrega masa adicional. Efectivamente, es un hadrón muy grande . Las estrellas de quarks que contienen materia extraña se llaman estrellas extrañas .

Según las observaciones publicadas por el Observatorio de Rayos X Chandra el 10 de abril de 2002 , se sugirieron dos objetos, designados RX J1856.5-3754 y 3C58 , como candidatos a estrellas de quark. El primero parecía ser mucho más pequeño y el segundo mucho más frío de lo esperado para una estrella de neutrones, lo que sugiere que estaban compuestos de material más denso que el neutronio . Sin embargo, estas observaciones fueron recibidas con escepticismo por investigadores que dijeron que los resultados no eran concluyentes. Después de un análisis más detallado, RX J1856.5-3754 fue excluido de la lista de candidatos a estrellas de quarks.

Estrellas electrodébiles

Artículo principal: estrella electrodébil

Una estrella electrodébil es un tipo teórico de estrella exótica en la que el colapso gravitacional de la estrella se evita mediante la presión de radiación resultante de la combustión electrodébil ; es decir, la energía liberada por la conversión de quarks en leptones a través de la fuerza electrodébil . Este proceso ocurre en un volumen en el núcleo de la estrella aproximadamente del tamaño de una manzana y que contiene aproximadamente dos masas terrestres.

Se teoriza que la etapa de la vida de una estrella que produce una estrella electrodébil ocurre después del colapso de una supernova . Las estrellas electrodébiles son más densas que las estrellas de quarks y pueden formarse cuando la presión de degeneración de los quarks ya no puede resistir la atracción gravitacional , pero aún así puede resistir la presión de radiación de combustión electrodébil. Esta fase de la vida de una estrella puede durar más de 10 millones de años.

Estrellas preon

Una estrella preón es un tipo propuesto de estrella compacta hecha de preón , un grupo de partículas subatómicas hipotéticas . Se esperaría que las estrellas preón tuvieran densidades enormes , superiores a 10 23 kg / m 3 . Pueden tener mayores densidades que las estrellas de quarks y estrellas de neutrones, aunque serían más pequeñas pero más pesadas que las enanas blancas y las estrellas de neutrones. Las estrellas preón podrían originarse a partir de explosiones de supernovas o del Big Bang . Estos objetos podrían detectarse en principio mediante lentes gravitacionales de rayos gamma . Las estrellas preón son un candidato potencial para la materia oscura . Sin embargo, las observaciones actuales de los aceleradores de partículas hablan en contra de la existencia de preons, o al menos no priorizan su investigación, ya que el único detector de partículas que actualmente puede explorar energías muy altas (el Gran Colisionador de Hadrones ) no está diseñado específicamente para esto y su investigación. El programa está dirigido a otras áreas, como el estudio del bosón de Higgs , el plasma de quarks-gluones y la evidencia relacionada con la física más allá del Modelo Estándar .

En relatividad general, si una estrella colapsa a un tamaño menor que su radio de Schwarzschild , existirá un horizonte de eventos en ese radio y la estrella se convertirá en un agujero negro . Por lo tanto, el tamaño de una estrella preón puede variar desde alrededor de 1 metro con una masa absoluta de 100 Tierras hasta el tamaño de un guisante con una masa aproximadamente igual a la de la Luna .

Estrellas bosones

Una estrella de bosones es un objeto astronómico hipotético formado a partir de partículas llamadas bosones (las estrellas convencionales se forman principalmente a partir de protones, que son fermiones , pero también constan de núcleos de helio-4, que son bosones ). Para que exista este tipo de estrella, debe haber un tipo estable de bosón con interacción autorrepulsiva; una posible partícula candidata es el "axión" todavía hipotético (que también es candidato para las partículas de "materia oscura no bariónica" aún no detectadas , que parecen componer aproximadamente el 25% de la masa del Universo). Se teoriza que, a diferencia de las estrellas normales (que emiten radiación debido a la presión gravitacional y la fusión nuclear), las estrellas de bosones serían transparentes e invisibles. La inmensa gravedad de una estrella de bosón compacta doblaría la luz alrededor del objeto, creando una región vacía que se asemeja a la sombra del horizonte de eventos de un agujero negro . Como un agujero negro, una estrella de bosones absorbería materia ordinaria de su entorno, pero debido a la transparencia, la materia (que probablemente se calentaría y emitiría radiación) sería visible en su centro. Las simulaciones sugieren que las estrellas de bosones en rotación serían toroides , o "en forma de rosquilla", ya que las fuerzas centrífugas darían esa forma a la materia bosónica.

A partir de 2018, no hay evidencia significativa de que existan tales estrellas. Sin embargo, puede ser posible detectarlos por la radiación gravitacional emitida por un par de estrellas de bosones que coorbitan.

Las estrellas de bosones pueden haberse formado a través del colapso gravitacional durante las etapas primordiales del Big Bang. Al menos en teoría, podría existir una estrella bosónica supermasiva en el núcleo de una galaxia, lo que podría explicar muchas de las propiedades observadas de los núcleos galácticos activos .

Las estrellas bosones también se han propuesto como objetos candidatos de materia oscura , y se ha planteado la hipótesis de que los halos de materia oscura que rodean a la mayoría de las galaxias podrían verse como enormes "estrellas bosones".

Las estrellas de bosones compactas y las capas de bosones a menudo se estudian en campos como los campos escalares complejos masivos (o sin masa), el campo de calibre U (1) y la gravedad con potencial cónico. La presencia de una constante cosmológica positiva o negativa en la teoría facilita el estudio de estos objetos en los espacios de Sitter y anti-de Sitter .

Las estrellas bosones compuestas por partículas elementales con espín-1 han sido etiquetadas como estrellas Proca .

Braaten, Mohapatra y Zhang han teorizado que puede existir un nuevo tipo de estrella de axiones densos en la que la gravedad está equilibrada por la presión de campo medio del condensado de Bose-Einstein del axión. La posibilidad de que existan estrellas de axiones densas ha sido cuestionada por otros trabajos que no respaldan esta afirmación.

Estrellas de Planck

Artículo principal: estrella de Planck

En la gravedad cuántica de bucle , una estrella de Planck es un objeto astronómico teóricamente posible que se crea cuando la densidad de energía de una estrella en colapso alcanza la densidad de energía de Planck . En estas condiciones, asumiendo que la gravedad y el espacio-tiempo están cuantificados , surge una "fuerza" repulsiva derivada del principio de incertidumbre de Heisenberg . En otras palabras, si se cuantifican la gravedad y el espacio-tiempo, la acumulación de masa-energía dentro de la estrella de Planck no puede colapsar más allá de este límite para formar una singularidad gravitacional porque violaría el principio de incertidumbre del propio espacio-tiempo.

Ver también

Referencias

enlaces externos