¿Por qué no todas las estrellas son hoyos negros? CERN descubre una clave

La participación de México en la ciencia mundial ha sido muy importante, tanto que el experimento ALICE, uno de los hechos en el Gran Colisionador de Hadrones, que es el mayor acelerador de partículas del mundo y sirve para estudiar los elementos que componen la materia de la que está hecha el Universo, tiene participación mexicana. Aunado a esto, recientemente se ha descubierto cierto comportamiento en las estrellas de neutrones, en un paso más para desentrañar los misterios del Universo.

El más reciente descubrimiento de ALICE, y que fue publicado en la revista Nature, estudia el interior de las estrellas de neutrones y la manera precisa como ocurren las interacciones en las capas internas de las estrellas más pesadas, que podría ser lo que previene que se conviertan en agujeros negros.

La manera precisa como ocurren las interacciones en las capas internas de las estrellas más pesadas puede ser lo que previene que se conviertan en agujeros negros.

Gerardo Herrera Corral, físico de partículas, representante en Alice del Centro de Investigaciones y de Estudios Avanzados (Cinvestav), originario de Delicias, Chihuahua, explicó que las estrellas de neutrones son lo que quedan de las estrellas grandes cuando han consumido su combustible.

Al final de la vida de las estrellas grandes, producen una explosión gigantesca de la que sólo queda un núcleo denso de hierro, el cual se contrae produciendo presiones tan altas en su interior que los protones se funden con los electrones para formar neutrones.

Y a pesar de que el proceso externo es bien conocido, se ignora casi por completo lo que pasaba dentro de estas estrellas.

Mencionó que la mayoría de los neutrones de una estrella de neutrones, entre una presión intensa donde casi todos los protones se combinan con los electrones, está bajo una coraza que primero se rodea de una delgada atmósfera de hidrógeno y helio; luego hay una corteza de unos centímetros de espesor con núcleos atómicos y electrones que se mueven libres; y luego en otra capa es posible que elementos ionizados queden empaquetados.

Sin embargo, donde está la capa que represente el 95% de lo que componen a las estrellas de neutrones no es todo, pero lo que hay más dentro aún es un misterio, en el cual hay quienes piensan que puede ser materia ultradensa desconocida, quizá formada de quarks. Para quienes se especializan en la materia, lo más probable es que los quarks se liberen y en las condiciones de presión extrema en la cual están se genere el quark “extraño”, produciendo hiperones.

Los hiperones son grupos de tres quarks como los neutrones, pero uno de ellos es un quark “extraño”. Y son conocidos porque se producen en las colisiones estudiadas en los aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

El gran descubrimiento hecho por ALICE es la medición precisa de cómo los protones interaccionan con los hiperones, que permitiría entender cómo estos agregados de quark dan forma al interior de las estrellas de neutrones, mostrando la repulsión entre protones e hiperones, lo cual significa que la estrella es más resistente a la contracción gravitacional.

Además, esta repulsión entre neutrones e hiperones podría ser un factor importante que previene la formación de un agujero negro a partir de la estrella de neutrones con determinado tamaño. Y aunque aún se desconoce de si existen hiperones dentro de las estrellas de neutrones, la información del experimento ALICE ayudará a descifrar y entender las condiciones que evitan un colapso mayor de objetos.

Durante el primer periodo de ALICE, mencionó Gerardo Herrera Corral, que fue de 2008 a 2018, contó con tres detectores mexicanos: ACORDE, V0 y AD, los cuales fueron muy exitosos y contribuyeron a la toma de datos y extracción de información física de las colisiones.

Específicamente el V0 (V cero) fue el sistema de disparo que estuvo en todas las publicaciones del experimento ALICE, y ha sido el único con tal hazaña, haciéndolo el detector central del proyecto, la piedra angular, y fue diseñado en México por mexicanos y mexicanas.

En este nuevo hallazgo de ALICE participó de nueva cuenta el detector V0, por lo que es innegable, aseveró, que la contribución mexicana en la búsqueda de información sobre el Universo ha sido muy importante. Y México tiene una historia de 25 años con el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

Las instituciones y sus representantes de México que tienen colaboración en ALICE son: Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Arturo Fernández Téllez; Centro de Investivaciones y de Estudios Avanzados (Cinvestav), Gerardo Herrera Corral; Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, Guy Paic; Instituto de Física de la UNAM, Arturo Menchaca Rocha; y la Universidad Autónoma de Sinaloa, Ildefonso León Monzón.

México presente entre quienes escriben la historia de las estrellas

El Gran Colisionador de Hadrones se encuentra en una fase de actualización, por lo que incrementará el número de colisiones por segundo, es decir, debe ser más rápido de lo que era.  Para lo cual el equipo mexicano está trabajando actualmente en un detector llamado V0 Plus, que forma parte del Fast Interaction Trigger (FIT); en el FDD (Forward Difractive Detector), también parte del FIT; en el diseño de las fuentes de alimentación de la cámara de proyección temporal o TPC (por sus siglas en inglés: Time Projection Chamber); y en el análisis de datos.