La NASA continúa estudiando los púlsares, 50 años después de su descubrimiento fortuito

Un poco de "desaliñado" en los datos científicos hace 50 años condujo al descubrimiento de los púlsares – rápidamente girando densos cadáveres estelares que parecen pulso en la Tierra.

El astrónomo Jocelyn Bell hizo el descubrimiento de Chance usando un vasto telescopio radial en Cambridge, Inglaterra. Aunque fue construido para medir los parpadeos de brillo aleatorios de una categoría diferente de objetos celestes llamados quasars, el telescopio de 4,5 acres produjo marcas inesperadas en el registrador de datos de papel de Bell cada 1,33730 segundos. Los rastros de la pluma que representan brillo de radio revelaron un fenómeno inusual.

"Los pulsos eran tan regulares, tanto como un reloj TIC-TAC, que Bell y su supervisor Anthony Hewish no podían creer que era un fenómeno natural", dijo Zaven Arzoumanian del Centro Goddard de vuelos espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Una vez que encontraron un segundo, tercero y cuarto empezaron a pensar diferente."

Los objetos estelares inusuales habían sido previamente predichos pero nunca observados. Hoy, los científicos conocen más de 2.000 púlsares. Estas estrellas giratorias del neutrón del "Faro" comienzan sus vidas como estrellas entre cerca de siete y 20 veces la masa de nuestro Sol. Algunos se encuentran para hacer girar cientos de veces por segundo, más rápido que las hojas de una licuadora doméstica, y poseen campos magnéticos enormemente fuertes.

Las estrellas de neutrones más conocidas se observan como púlsares, emitiendo haces de radiación estrechos y arrebatadores. Aprietan hasta dos masas solares en un volumen del tamaño de una ciudad, machacando la materia a las densidades estables más altas posibles. Para explorar estos estados exóticos de la materia, mejor mide las emisiones de rayos X a través de las superficies de las estrellas de neutrones a medida que giran, en última instancia, confrontar las predicciones de la teoría de la física nuclear.

Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

Los avances tecnológicos en el último medio siglo permitieron a los científicos estudiar estos objetos estelares compactos desde el espacio usando diferentes longitudes de onda de luz, especialmente aquellos mucho más enérgicos que las ondas de radio recibidas por el telescopio Cambridge. Varias misiones actuales de la NASA continúan estudiando estas balizas naturales.

El explorador de la composición del interior de la estrella de neutrón, o NICER, es la primera misión de la NASA dedicada a estudiar púlsares. En un guiño al aniversario del descubrimiento de Bell, NICER observó el famoso primer púlsar, conocido hoy como PSR B1919 + 21.

NICER lanzado a la estación espacial internacional a principios de junio y comenzó las operaciones científicas el mes pasado. Sus observaciones de rayos X – la parte del espectro electromagnético en el que estas estrellas irradian tanto de sus superficies sólidas de un millón de grados como de sus fuertes campos magnéticos – revelarán cómo se comportan las fuerzas fundamentales de la naturaleza dentro de los núcleos de estos objetos , un entorno que no existe y no puede ser reproducido en ningún otro lugar. "¿Qué hay dentro de un Púlsar?" es una de muchas cuestiones astrofísicas de larga data sobre estos objetos ultra densos, de giro rápido y de gran alcance magnético.

La "materia" de púlsares es una colección de partículas familiares a científicos de más de un siglo de estudios de laboratorio sobre la Tierra – neutrones, protones, electrones, y tal vez incluso sus propios electores, llamados quarks. Sin embargo, bajo tales condiciones extremas de la presión y de la densidad, su comportamiento e interacciones no se entienden bien. Se necesitan mediciones nuevas y precisas, especialmente de los tamaños y masas de los púlsares para fijar teorías.

"Muchos modelos de la física nuclear se han desarrollado para explicar cómo el maquillaje de estrellas de neutrones, en base a los datos disponibles y las restricciones que proporcionan", dijo el Dr. Goddard Keith Gendreau, el investigador principal de NICER. "La sensibilidad de NICER, la resolución de la energía de la radiografía y la resolución del tiempo mejorarán éstos con más exacto midiendo sus radios, a una orden de la mejora de la magnitud sobre el estado del arte hoy."

NICER está instalado actualmente en la estación espacial internacional. Esta animación tocadiscos de la carga útil llama a las ubicaciones de la cámara de seguimiento de Star de Nizar, electrónica, mecanismo de conexión de la estación espacial, 56 protectores de la protección del protector, apuntando los actuadores y guardar/desplegar el actuador.

Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA

La misión también allanará el camino para la futura exploración espacial ayudando a desarrollar un sistema de posicionamiento global, como la capacidad de la galaxia. El explorador de la estación incorporada para la tecnología de la sincronización y de la navegación de la radiografía, o el sextante, demostración utilizará las observaciones de la radiografía de NICER de las señales del púlsar para determinar la posición exacta de NICER en órbita.

"Se puede con el tiempo de las pulsaciones de púlsares distribuidos en muchas direcciones alrededor de una nave espacial para averiguar dónde está el vehículo y navegar en cualquier lugar", dijo Arzoumanian, que es también la mejor ciencia. "Así es exactamente como funciona el sistema GPS en la Tierra, con relojes precisos volados en satélites en órbita."

Los científicos han probado este método usando simulaciones de computadora y laboratorio. Sextante demostrará la navegación pulsar-basada por primera vez en espacio.

Nicer-sextante es la primera misión de Astrofísica dedicada a estudiar los púlsares, 50 años después de su descubrimiento. "Creo que va a rendir muchos más descubrimientos científicos de los que podemos anticipar ahora", dijo Gendreau.

Mejor-sextante es una misión de dos en uno. Nicer es una misión de Astrofísica de oportunidad dentro del programa Explorer de la NASA, que ofrece oportunidades de vuelos frecuentes para investigaciones científicas de clase mundial desde el espacio utilizando enfoques innovadores, racionalizados y eficientes de gestión dentro de las áreas de la ciencia de heliofísica y de la astrofísica. La dirección de la misión de tecnología espacial de la NASA apoya el componente sextante de la misión, demostrando la navegación espacial basada en pulsar.

Banner image: Pulsar animation.
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center

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By Clare Skelly
NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md.

Last Updated: Aug. 4, 2017

Editor: Karl Hille

Traducción: El Quelonio Volador