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Una estrella exótica es una estrella compacta hipotética compuesta de 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 extraña , un condensado de quarks arriba , abajo y extraños ), así como estrellas preón especulativas (compuestas delos preones , que son partículas hipotéticas y "bloques de construcción" de los quarks, deberían poder descomponerse los quarks 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 en base a evidencia indirecta obtenida de propiedades observables.

Estrellas de quarks y estrellas extrañas [ editar ]

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, denominados RX J1856.5-3754 y 3C58 , como candidatos a estrellas de quarks. 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. [ quien? ] Después de un análisis más detallado, RX J1856.5-3754 fue excluido de la lista de candidatos a estrellas de quark. [1]

Estrellas electrodébiles [ editar ]

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. [2]

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. [3] Esta fase de la vida de una estrella puede durar más de 10 millones de años. [2] [3] [4] [5]

Estrellas preon [ editar ]

Artículo principal: estrella 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. [6] Las estrellas preón podrían originarse a partir de explosiones de supernovas o el Big Bang . Estos objetos podrían detectarse en principio mediante lentes gravitacionales de rayos gamma . Las estrellas preon son un candidato potencial paramateria oscura . Sin embargo, las observaciones actuales [7] de 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 programa de investigación está dirigido a otras áreas, como el estudio del bosón de Higgs , plasma de quark-gluón y evidencias relacionadas 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 [ editar ]

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 [8] 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 ). Está teorizado [9]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 tendrían 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. [10] [11]

Las estrellas de bosones pueden haberse formado a través del colapso gravitacional durante las etapas primordiales del Big Bang. [12] Al menos en teoría, una estrella bosónica supermasiva podría existir en el núcleo de una galaxia, lo que podría explicar muchas de las propiedades observadas de los núcleos galácticos activos . [13]

Las estrellas bosones también se han propuesto como objetos candidatos de materia oscura , [14] 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". [15]

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 . [16] [17] [18] [19] [20]

Braaten, Mohapatra y Zhang han teorizado que puede existir un nuevo tipo de estrella de axión densa en la que la gravedad está equilibrada por la presión de campo medio del condensado de Bose-Einstein del axión. [21] La posibilidad de que existan estrellas de axiones densas ha sido cuestionada por otros trabajos que no apoyan esta afirmación. [22]

Estrellas de Planck [ editar ]

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.[23]

Ver también [ editar ]

  • Estrella oscura [24] [25]
  • Materia exótica
  • Bola de pegamento
  • Estrella Q
  • Cuasi-estrella

Referencias [ editar ]

  1. ^ Truemper, JE; Burwitz, V .; Haberl, F .; Zavlin, VE (junio de 2004). "Los rompecabezas de RX J1856.5-3754: estrella de neutrones o estrella de quark?". Física nuclear B: Suplementos de actas . 132 : 560–565. arXiv : astro-ph / 0312600 . Código Bibliográfico : 2004NuPhS.132..560T . doi : 10.1016 / j.nuclphysbps.2004.04.094 . S2CID  425112 .
  2. ↑ a b Shiga, D. (4 de enero de 2010). "Las estrellas exóticas pueden imitar al Big Bang" . Nuevo científico . Consultado el 18 de febrero de 2010 .
  3. ^ a b "Los teóricos proponen una nueva forma de brillar y un nuevo tipo de estrella: 'Electrodébil ' " . ScienceDaily . 15 de diciembre de 2009 . Consultado el 16 de diciembre de 2009 .
  4. ^ Vieru, Tudor (15 de diciembre de 2009). "Nuevo tipo de objetos cósmicos: estrellas electrodébiles" . Softpedia . Consultado el 16 de diciembre de 2009 .
  5. ^ "Los astrónomos predicen una nueva clase de estrella 'electrodébil'" . Revisión de tecnología . 10 de diciembre de 2009 . Consultado el 16 de diciembre de 2009 .
  6. ^ Hannson, J .; Sandin, F. (9 de junio de 2005). "Estrellas preon: una nueva clase de objetos compactos cósmicos". Physics Letters B . 616 (1–2): 1–7. arXiv : astro-ph / 0410417 . Código Bibliográfico : 2005PhLB..616 .... 1H . doi : 10.1016 / j.physletb.2005.04.034 . S2CID 119063004 . 
  7. ^ Wilkins, Alasdair (9 de diciembre de 2010). "Estrellas tan raras que hacen que los agujeros negros parezcan aburridos" . io9 . Consultado el 12 de septiembre de 2015 .
  8. ^ Kolb, Edward W .; Tkachev, Igor I. (29 de marzo de 1993). "Axion Miniclusters y Bose Stars". Cartas de revisión física . 71 (19): 3051-3054. arXiv : hep-ph / 9303313 . Código Bibliográfico : 1993PhRvL..71.3051K . doi : 10.1103 / PhysRevLett.71.3051 . PMID 10054845 . S2CID 16946913 .  
  9. ^ Clark, Stuart (15 de julio de 2017). "¡Santo Moley! (Los astrónomos que echen un primer vistazo al corazón negro de nuestra galaxia podrían llevarse una gran sorpresa)". Nuevo científico : 29.
  10. ^ Schutz, Bernard F. (2003). Gravity from the Ground Up (3ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge . pag. 143 . ISBN 0-521-45506-5.
  11. ^ Palenzuela, C .; Lehner, L .; Liebling, SL (2008). "Dinámica orbital de sistemas estelares de bosones binarios". Physical Review D . 77 (4): 044036. arXiv : 0706.2435 . Código Bibliográfico : 2008PhRvD..77d4036P . doi : 10.1103 / PhysRevD.77.044036 . S2CID 115159490 . 
  12. ^ Madsen, Mark S .; Liddle, Andrew R. (1990). "La formación cosmológica de estrellas de bosones". Physics Letters B . 251 (4): 507. Código Bibliográfico : 1990PhLB..251..507M . doi : 10.1016 / 0370-2693 (90) 90788-8 .
  13. ^ Torres, Diego F .; Capozziello, S .; Lambiase, G. (2000). "¿Una estrella bosónica supermasiva en el centro galáctico?". Physical Review D . 62 (10): 104012. arXiv : astro-ph / 0004064 . Código Bibliográfico : 2000PhRvD..62j4012T . doi : 10.1103 / PhysRevD.62.104012 . S2CID 16670960 . 
  14. ^ Sharma, R .; Karmakar, S .; Mukherjee, S. (2008). "Estrella bosón y materia oscura". arXiv : 0812,3470 [ gr-qc ].
  15. ^ Lee, Jae-weon; Koh, In-guy (1996). "Halos galácticos como estrellas bosones". Physical Review D . 53 (4): 2236–2239. arXiv : hep-ph / 9507385 . Código Bibliográfico : 1996PhRvD..53.2236L . doi : 10.1103 / PhysRevD.53.2236 . PMID 10020213 . S2CID 16914311 .  
  16. ↑ Kumar, S .; Kulshreshtha, U .; Kulshreshtha, DS (2016). "Estrellas y conchas de bosones compactos cargados en presencia de una constante cosmológica". Physical Review D . 94 (12): 125023. arXiv : 1709.09449 . Código Bibliográfico : 2016PhRvD..94l5023K . doi : 10.1103 / PhysRevD.94.125023 . S2CID 54590086 . 
  17. ↑ Kumar, S .; Kulshreshtha, U .; Kulshreshtha, DS (2016). "Estrellas y conchas de bosones compactos cargados en presencia de una constante cosmológica". Physical Review D . 93 (10): 101501. arXiv : 1605.02925 . Código Bibliográfico : 2016PhRvD..93j1501K . doi : 10.1103 / PhysRevD.93.101501 . S2CID 118474697 . 
  18. ^ Kleihaus, B .; Kunz, J .; Lammerzahl, C .; List, M. (2010). "Conchas de bosón que albergan agujeros negros cargados". Physical Review D . 82 (10): 104050. arXiv : 1007.1630 . Código bibliográfico : 2010PhRvD..82j4050K . doi : 10.1103 / PhysRevD.82.104050 . S2CID 119266501 . 
  19. ^ Hartmann, B .; Kleihaus, B .; Kunz, J .; Schaffer, I. (2013). "Compact (A) dS Boson Stars and Shells". Physical Review D . 88 (12): 124033. arXiv : 1310.3632 . Código Bibliográfico : 2013PhRvD..88l4033H . doi : 10.1103 / PhysRevD.88.124033 . S2CID 118721877 . 
  20. ↑ Kumar, S .; Kulshreshtha, U .; Kulshreshtha, DS; Kahlen, S .; Kunz, J. (2017). "Algunos resultados nuevos en estrellas de bosones compactas cargadas". Physics Letters B . 772 : 615–620. arXiv : 1709.09445 . Código bibliográfico : 2017PhLB..772..615K . doi : 10.1016 / j.physletb.2017.07.041 . S2CID 119375441 . 
  21. ^ Braaten, Eric; Mohapatra, Abhishek; Zhang, Hong (2016). "Estrellas densas de Axion" . Cartas de revisión física . 117 (12): 121801. arXiv : 1512.00108 . Código Bibliográfico : 2016PhRvL.117l1801B . doi : 10.1103 / PhysRevLett.117.121801 . PMID 27689265 . S2CID 34997021 .  
  22. ^ Visinelli, Luca; Baum, Sebastián; Redondo, Javier; Freese, Katherine; Wilczek, Frank (2018). "Estrellas de Axion diluidas y densas". Physics Letters B . 777 : 64–72. arXiv : 1710.08910 . Código Bib : 2018PhLB..777 ... 64V . doi : 10.1016 / j.physletb.2017.12.010 . S2CID 56044599 . 
  23. ^ Rovelli, Carlo; Vidotto, Francesca (2014). "Estrellas de Planck". International Journal of Modern Physics D . 23 (12): 1442026. arXiv : 1401.6562 . Código bibliográfico : 2014IJMPD..2342026R . doi : 10.1142 / S0218271814420267 . S2CID 118917980 . 
  24. ^ Pequeño, oscuro y pesado: ¿Pero es un agujero negro? . Visser, Matt; Barceló, Carlos; Liberati, Stefano; Sonego, Sebastiano (febrero de 2009)
  25. ^ Cómo los efectos cuánticos podrían crear estrellas negras, no agujeros
  • Johan Hansson, Una jerarquía de objetos cósmicos compactos, sin agujeros negros . Acta Physica Polonica B, vol. 38, pág. 91 (2007). PDF
  • Johan Hansson y Fredrik Sandin, El legado de observación de las estrellas preón: explorando nueva física más allá del LHC .
  • JE Horvath, Restricciones sobre las estrellas preón superdensas y sus escenarios de formación . Astrophys. Ciencia espacial. 307, 419 (2007).
  • Fredrik Sandin, Fases exóticas de la materia en estrellas compactas (2007). PDF
  • Artículo de Nature News: División del quark (noviembre de 2007).
  • "Una nueva forma de brillar, un nuevo tipo de estrella" . SpaceDaily . 16 de diciembre de 2009 . Consultado el 16 de diciembre de 2009 .

Enlaces externos [ editar ]

  • Resumen: ¿Son las estrellas Q una seria amenaza para los candidatos a agujeros negros de masa estelar? . Miller, JC; Shahbaz, T .; Nolan, LA (1997)
  • Resumen: No hay pruebas observacionales del horizonte de sucesos del agujero negro . Abramowicz, Marek A .; Kluzniak, Wlodek; Lasota, Jean-Pierre (2002)
  • Número 2643 de New Scientist : "¿Podrían las estrellas preón revelar una realidad oculta?" (6 de febrero de 2008)
  • Número 2472 de New Scientist : "Las microestrellas pueden lograr evitar el destino de un agujero negro" (6 de noviembre de 2008)
  • Dai, De-Chang; Lue, Arthur; Starkman, Glenn; Stojkovic, Dejan (2010). "Estrellas electrodébiles: cómo la naturaleza puede capitalizar el combustible definitivo del modelo estándar". Revista de cosmología y física de astropartículas . 2010 (12): 004. arXiv : 0912.0520 . Código bibliográfico : 2010JCAP ... 12..004D . doi : 10.1088 / 1475-7516 / 2010/12/004 . S2CID  118417017 .