La materia en los núcleos de las viejas enanas blancas y las costras de las estrellas de neutrones se comprime a densidades inimaginables por fuerzas gravitacionales intensas. La comunidad científica cree que esta materia está compuesta de cristales de Coulomb que se forman a temperaturas potencialmente tan altas como 100 millones de Kelvin.
Denis A. Baiko y Andrew A. Kozhberov, investigadores científicos del Instituto Ioffe en San Petersburgo, Rusia, aclaran la física de estos cristales esta semana en la revista Física de plasma , de AIP Publishing.
Un cristal de Coulomb se forma cuando los núcleos atómicos desnudos se alinean en una red a densidades y temperaturas donde la energía cinética promedio de los iones es aproximadamente 175 veces menor que la energía potencial típica de las fuerzas de Coulomb repulsiones entre ellos.
Este estudio es el primer análisis simultáneo de los efectos de campos magnéticos fuertes y detección de electrones en el movimiento de iones en un cristal de Coulomb.
"Este proyecto es la descripción más detallada de estos cristales hasta la fecha", dijo Baiko. "Esto es especialmente importante en astrofísica para nuestra comprensión de la evolución de las estrellas de neutrones y las enanas blancas".
Cuando una estrella agota su suministro de gas hidrógeno, muere y sucumbe a su propia gravedad. Las estrellas, como nuestro sol, mueren y forman enanas blancas, mientras que las estrellas más grandes forman estrellas de neutrones. Baiko se sintió atraída por una descripción realista de la estrella de neutronesmateria de corteza que lo llevó a examinar los cristales de Coulomb.
En el estudio, los investigadores desarrollaron una serie de cálculos para examinar las propiedades de los fonones o las vibraciones dentro de la red de cristales de Coulomb. Durante el experimento, los cristales de diferentes densidades también estuvieron expuestos a un rango de temperaturas.
El equipo comenzó con un cristal Coulomb ideal y una complejidad añadida incrementalmente: un fondo de electrones polarizable, magnetización del movimiento de iones y varias estructuras reticulares. Cada uno de estos efectos cambia los fonones de diferentes maneras. Según Baiko, estos cálculos se pueden usarpara comprender las propiedades termodinámicas, cinéticas y elásticas de los cristales de Coulomb en costras de estrellas de neutrones y núcleos de enanas blancas.
En el futuro, Baiko y su equipo desean calcular la conductividad eléctrica y térmica de los electrones debido a la dispersión inelástica de electrón-fonón en cristales de Coulomb fuertemente magnetizados. La conductividad térmica determina la velocidad a la que se transporta el calor desde los núcleos calientes a la superficie deestrellas, mientras que se requiere conductividad eléctrica para comprender la difusión y la deriva del campo magnético. Tal cálculo permitiría reconstruir las historias térmicas y magnéticas de estos fascinantes objetos estelares.
"Lo que es emocionante de este trabajo es que uno puede tener en cuenta varios efectos físicos diversos simultáneamente y obtener resultados nuevos, esclarecedores y relevantes utilizando medios bastante modestos", dijo Baiko. "Es agradable".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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