Los astrónomos descubren un Pulsar 'Transformador'

Un equipo internacional de científicos utilizando una flota de órbita telescopios de rayos x, incluyendo Swift y Observatorio de rayos x Chandra de la NASA ha descubierto un púlsar milisegundos con una doble identidad. En una hazaña que nunca antes se ha observado, la estrella fácilmente da cambios de ida y vuelta entre dos estilos mutuamente excluyentes de emisión pulsada--uno en radiografías, la otra en la radio.

El descubrimiento, dicen científicos, representa una fase intermedia buscada en la vida de estos objetos de gran alcance.

Esta animación ilustra cómo un viejo pulsar en un sistema binario puede ser reactivado--y acelera a la vuelta de un milisegundo--por acrecentamiento de gas de su estrella compañera. Crédito de la imagen: NASA

"Este objeto transicional nos llevó décadas para encontrar, y nos proporciona una oportunidad única para observar el campo de magnético intenso de un púlsar en acción," dijo Sergio Campana, un astrónomo en el Observatorio Brera en Merate, Italia y coautor de un libro sobre el objeto que aparece en la edición 26 de septiembre de la revista Nature.

Lo que acciona el interruptor de los rayos x radio y es el auge y caída de gas streaming sobre el pulsar de una estrella compañera normal.

Un pulsar es una estrella de neutrones magnetizada que emite pulsos regulares de luz. Una estrella de neutrones es lo más parecido a un agujero negro que los astrónomos pueden observar directamente, casi un millón de veces la compresión de la Tierra en masa en una bola no más grande que una ciudad. Una vez que el núcleo de una estrella masiva que explotó como una supernova, una estrella de neutrones es tan densa que una cucharadita pesa tanto como una montaña.

Los púlsares milisegundo combinan increíble densidad y potentes campos magnéticos con rotación extrema. El conocido más rápido gira a 43.000 revoluciones por minuto. Los astrónomos piensan que logran tales velocidades porque estos púlsares residen en sistemas binarios con estrellas normales.

Durante parte de su vida estelar, el gas fluye desde la estrella normal y cae sobre la estrella de neutrones, se calienta a millones de grados y emitiendo rayos x en el proceso. El campo magnético de la pulsar dirige el gas que cae en sus polos magnéticos, para producir puntos calientes que giran con la estrella de neutrones y dar lugar a pulsos de rayos x regulares.

El gas llueve sobre la superficie de pulsar con una fuerza increíble, produciendo rayos x en el proceso y abrigos en última instancia, la estrella de neutrones en una capa de combustible de hidrógeno y helio. Cuando esta capa alcanza cierta profundidad, el combustible somete a una reacción termonuclear desbocada y explota, creando intensas ráfagas de rayos x. Con el tiempo, la corriente del gas también gradualmente acelera la rotación de los púlsares.

Después de aproximadamente 1.000 millones de años, el flujo del gas de la estrella normal disminuye y eventualmente se detiene, poniendo fin a los pulsos de rayos x por la acumulación de gas. Pero gracias a su creciente giro y el intenso campo magnético, que juntos producen emisiones de radio, la estrella de neutrones podría seguir operando como un radio púlsar.

"Swift proporcionó la primera localización exacta, de subarcminute de la explosión de rayos x, que permitieron el descubrimiento de las ondas de radio de pulsar por la Australia Telescope Compact Array (ATCA) adicional," dijo Jamie Kennea, un miembro del equipo de Swift de Penn State.

Una semana después del descubrimiento, un equipo dirigido por Alessandro Papitto del Instituto de Ciencias del espacio en Barcelona, España, dirigida por satélite XMM-Newton de la ESA hacia el objeto. Se detectaron pulsos de rayos x, que indicaron una estrella de neutrones que gira una vez cada 3,9 milisegundos o a unas 15.000 rpm. Mediante el análisis de los cambios en los tiempos de llegada de estos pulsos, los científicos establecieron que el púlsar estuvo acompañado por un pequeño compañero estrellas menos de una quinta parte de la masa de nuestro Sol. Las dos estrellas orbitan mutuamente cada 11 horas.

El 5 de abril, el equipo había detectado emisiones de radio variable con ATCA, pero luego, dos días después, el objeto ha disparado una intensa explosión de rayos x que lleva la firma de testigo de una explosión termonuclear en la superficie de una estrella de neutrones.

"Burst Alert telescopio Swift dinámicamente fue provocada por ráfagas de rayos x de esta estrella, que permitió su compañia confirmar el carácter de esta explosión termonuclear rápidamente," dijo John Nousek, profesor de Astronomía y Astrofísica y director del centro de operaciones de la misión Swift de Penn State, que controla la ciencia de la nave espacial y las operaciones de vuelo.

El 28 de marzo, el de Agencia Espacial Europea (ESA) International Gamma-Ray Astrophysics laboratorio detectó un destello de rayos x de una fuente desconocida. Este objeto, apodado IGR J18245-2452, fue observado por telescopio de rayos x de Swift (XRT) al día siguiente, resultando en una posición más precisa. Esta habilitado por los astrónomos para colocar la fuente en el centro del cúmulo globular M28, que está situada unos 18.000 años luz de distancia hacia la constelación de Sagitario.

Con del pulsar giro y las características orbitales en mano, un equipo dirigido por Alessandro Papitto del Instituto de Ciencias del espacio en Barcelona, España, ha comparado los parámetros para la conocida radio púlsares en M28 y encontró a un fósforo perfecto con PSR J1824-2452I.

Observaciones más tarde ,de un mes, usando el Observatorio Chandra de la NASA identificó la ubicación de la fuente de rayos x, pero las observaciones de radio realizadas por la misma época no pudieron detectar emisiones de radio. Astrónomos utilizando el telescopio de radio Observatorio Parkes en Australia, el radiotelescopio de síntesis Westerbork en Holanda, telescopio del Observatorio Nacional de radioastronomía Robert C. Byrd Green Bank en West Virginia comenzaron una intensa campaña y fueron capaces de detectar esporádicamente las emisiones de radio del pulsar.

En pocas semanas, el pulsar mismo mostró evidencia clara de propulsión acreción emisiones de rayos x, según lo indicado por explosiones termonucleares y señales de giro-powered en longitudes de onda de radio. ¿Qué estaba pasando?

Papitto y su equipo piensan la respuesta radica en la interacción entre el campo magnéticoddel púlsar  y las variaciones en el flujo del gas de la compañera.

Durante los períodos cuando el caudal másico es menos intenso, el campo magnético barre el gas y que impiden llegar a la superficie y la creación de emisión de rayos x. Con la región alrededor de la estrella de neutrones relativamente, señales de radio pueden escapar y los astrónomos detectar fácilmente un radio púlsar.

"En altos caudales másicos, el gas exprime el campo magnético y es capaz de llegar a la superficie para producir emisiones de rayos x. Al mismo tiempo, la densa nube de gas ionizado que rodea el púlsar sacia las señales de radio, les bloquea eficazmente desde nuestra vista,"explicada Papitto.

Los astrónomos contaba con estos tipos de cambios que ocurren en escalas de tiempo de millones de años. Pero gracias a una flota internacional de telescopios transmitidas por el espacio y el apoyo de muchos observatorios en la Tierra, los científicos ya han descubierto la verdad de IGR J18245-2452, el artista transformista sorprendente entre los púlsares.

Francis Reddy
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Traducción: El Quelonio Volador