La NASA encuentra un púlsar 'Transformer'

MADRID, 22 Jul. (EUROPA PRESS) -

   A finales de junio de 2013, un binario excepcional con una estrella de neutrones girando rápidamente sufrió un cambio dramático nunca antes observado. La radiobaliza del púlsar se desvaneció (en la imagen), mientras que, al mismo tiempo, el sistema se iluminó cinco veces más en rayos gamma, la forma más poderosa de luz, de acuerdo a las mediciones de rayos gamma del telescopio espacial Fermi de la NASA.

   "Es casi como si alguien accionase un interruptor, pasando el sistema desde un estado de menor energía a otro de mayor energía", dijo Benjamin Stappers, astrofísico de la Universidad de Manchester, que lideró un esfuerzo internacional para entender esta sorprendente transformación. "El cambio parece reflejar una interacción errática entre el púlsar y su compañero, que nos permite la oportunidad de explorar una fase de transición rara en la vida de este binario."

   Un binario consiste en dos estrellas que orbitan alrededor de su centro de masa común. Este sistema, conocido como AY Sextantis, se encuentra a unos 4.400 años luz de distancia en la constelación del Sextante. Empareja un púlsar de 1,7 milisegundos llamado PSR J1023 0038 - J1023 para abreviar - con una estrella que contiene aproximadamente una quinta parte de la masa del sol. Las estrellas completan una órbita en sólo 4,8 horas, lo que las sitúa tan juntas que el púlsar evaporará gradualmente a su compañero.

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   Cuando una estrella masiva colapsa y explota como una supernova, su núcleo aplastado puede sobrevivir como un remanente compacto llamado estrella de neutrones o púlsar, un objeto apretando más masa que el sol de en una esfera no más grande que Washington. Jóvenes estrellas de neutrones aisladas giran decenas de veces cada segundo y generan haces de radio, luz visible, rayos X y rayos gamma que los astrónomos observan en forma de pulsos cada vez que los haces de barren en dirección a la Tierra.

   Los púlsares también generan flujos de salida de gran alcance, o "vientos" de partículas de alta energía que se desplazan  a casi la velocidad de la luz. El poder para todo esto proviene del campo magnético que gira rápidamente del púlsar, y con el tiempo, como los púlsares amainan, estas emisiones se desvanecen.

   Hace más de 30 años, los astrónomos descubrieron otro tipo de púlsar que gira en 10 milisegundos o menos, alcanzando velocidades de giro de hasta 43.000 rpm. Mientras que los púlsares jóvenes suelen aparecer de forma aislada, más de la mitad de los púlsares de milisegundos se producen en sistemas binarios, lo que sugiere una explicación para su rápido giro.

   "Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que los pulsares de milisegundos fueron activados a través de la transferencia y la acumulación de la materia de sus estrellas compañeras, por lo que a menudo se refieren a ellos como los pulsares reciclados", explicó Anne Archibald, investigadora postdoctoral en el Instituto Holandés de Radioastronomía (ASTRON) en Dwingeloo, quien descubrió J1023 en 2007.

   Durante la etapa inicial de transferencia de masa, el sistema se calificaría como un binario de rayos-X de baja masa, con una estrella de neutrones más lenta girando emitiendo pulsos de rayos X en forma de gas caliente hacia su superficie. Mil millones de años más tarde, cuando el flujo de la materia llega a su fin, el sistema sería clasificado como un púlsar de milisegundos hilado con emisiones de radio accionadas por un campo magnético que gira rápidamente.

LA SEÑAL DE RADIO SE HABÍA APAGADO

   Para entender mejor el giro de J1023 y evolución orbital, el sistema se controló regularmente en radio con el Telescopio Lovell en el Reino Unido y el Radio Telescopio de Síntesis Westerbork en Holanda. Estas observaciones revelaron que la señal de radio del púlsar se había apagado, abocando a un cambio asociado en sus propiedades de rayos gamma.

   Unos meses antes de esto, los astrónomos encontraron un sistema mucho más distante que cambió entre los estados de radio y de rayos X, en cuestión de semanas. Situado en M28, un cúmulo globular estelar a unos 19.000 años luz de distancia, un pulsar conocido como PSR J1824-2452I sufrió una explosión de rayos X en marzo y abril de 2013. Dado que la emisión de rayos X se atenuó a principios de mayo, el haz de radio del púlsar surgió.

   Aunque J1023 alcanzó energías mucho más altas y está considerablemente más cerca, ambos binarios son por lo demás bastante similares, informa la NASA.

   En J1023, las estrellas están tan cerca que una corriente de gas fluye desde la estrella similar al Sol hacia el púlsar. La rápida rotación del púlsar y el intenso campo magnético son responsables tanto del haz de radio como de su poderoso viento del púlsar. Cuando el haz de radio es detectable, el viento del púlsar retiene la corriente de gas de la compañera, evitando que se aproxime muy de cerca. Pero de vez en cuando, el flujo de las mareas se abre paso más cerca del púlsar y establece un disco de acreción.

   El gas en el disco se comprime y se calienta, alcanzando temperaturas lo suficientemente calientes para emitir rayos-X. A continuación, el material a lo largo del borde interior del disco pierde rápidamente la energía orbital y desciende hacia el pulsar. Cuando se cae a una altitud de cerca de 80 kilómetros, los procesos involucrados en la creación del haz de radio están bien cerrados o, más probablemente, tapados.

   El borde interior del disco probablemente fluctúa considerablemente a esta altitud. En parte, puede llegar a ser acelerado hacia afuera a casi la velocidad de la luz, formando chorros de partículas duales que disparan en direcciones opuestas - un fenómeno más típicamente asociado con la acreción de agujeros negros. Las ondas de choque dentro y a lo largo de la periferia de estos chorros son una fuente probable de la brillante emisión de rayos gamma detectados por Fermi.

   Los hallazgos han sido publicados en la edición del 20 de julio de The Astrophysical Journal.