El filamento más largo saliendo de un púlsar visto desde la Tierra

Una estrella comprimidad libera un gigantesco rayo de materia y antimateria - NASA/CHANDRA

   MADRID, 14 Mar. (EUROPA PRESS) -

   El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA ha captado un haz de materia y antimateria procedente de un púlsar sin precedentes, de 64 billones de kilómetros de largo.

   Con su tremenda escala, este haz puede ayudar a explicar la cantidad sorprendentemente grande de positrones, las contrapartes de antimateria de los electrones, en toda la galaxia de la Vía Láctea, informa este observatorio.

   Los astrónomos descubrieron por primera vez el haz, o filamento, en 2020, pero no conocían su longitud total porque se extendía más allá del borde del detector Chandra. Las nuevas observaciones de Chandra realizadas por el mismo par de investigadores en febrero y noviembre de 2021 muestran que el filamento es aproximadamente tres veces más largo de lo que se vio originalmente. El filamento abarca aproximadamente la mitad del diámetro de la Luna llena en el cielo, lo que lo convierte en el más largo de un púlsar visto desde la Tierra.

   "Es sorprendente que un púlsar de solo 22 kilómetros de diámetro pueda crear una estructura tan grande que podamos verla desde miles de años luz de distancia", dijo Martijn de Vries de la Universidad de Stanford en Palo Alto, California, quien dirigió el estudio. "Con el mismo tamaño relativo, si el filamento se extendiera desde Nueva York hasta Los Ángeles, el púlsar sería unas 100 veces más pequeño que el objeto más pequeño visible a simple vista".

   El púlsar se llama PSR J2030+4415 y se encuentra a unos 1.600 años luz de la Tierra. Este objeto del tamaño de una ciudad gira alrededor de tres veces por segundo, más rápido que la mayoría de los ventiladores de techo.

   Este resultado puede proporcionar una nueva perspectiva sobre el origen de la antimateria de la Vía Láctea, que es similar a la materia ordinaria pero con sus cargas eléctricas invertidas. Por ejemplo, un positrón es el equivalente con carga positiva del electrón.

   La gran mayoría del universo consiste en materia ordinaria en lugar de antimateria. Los científicos, sin embargo, continúan encontrando evidencia de un número relativamente grande de positrones en los detectores de la Tierra, lo que lleva a la pregunta: ¿Cuáles son las posibles fuentes de esta antimateria?

   Los investigadores del nuevo estudio de Chandra creen que los púlsares como PSR J2030+4415 pueden ser una respuesta. La combinación de dos extremos, la rotación rápida y los campos magnéticos elevados de los púlsares, conduce a la aceleración de partículas y a la radiación de alta energía que crea pares de electrones y positrones. (El proceso habitual de convertir masa en energía, determinado por la famosa ecuación E = mc2 de Albert Einstein, se invierte y la energía se convierte en masa).

   El púlsar puede estar filtrando estos positrones a la galaxia. Los púlsares generan vientos de partículas cargadas que normalmente están confinadas dentro de sus poderosos campos magnéticos. El púlsar viaja a través del espacio interestelar a aproximadamente un millón de millas por hora, con el viento detrás de él. Una descarga de gas en proa se mueve frente al púlsar, similar a la acumulación de agua frente a un barco en movimiento. Sin embargo, hace unos 20 o 30 años, el movimiento del arco de choque parece haberse estancado y el púlsar lo alcanzó, lo que resultó en una interacción con el campo magnético interestelar que se desplazaba casi en línea recta de izquierda a derecha.

   "Esto probablemente desencadenó una fuga de partículas", dijo el coautor Roger Romani, también de Stanford. "El campo magnético del viento púlsar se vinculó con el campo magnético interestelar, y los electrones y positrones de alta energía salieron a chorros a través de una boquilla formada por conexión".

   A medida que las partículas se movían a lo largo de la línea del campo magnético interestelar a aproximadamente un tercio de la velocidad de la luz, la iluminaron en rayos X. Esto produjo el largo filamento visto por Chandra.

   Previamente, los astrónomos han observado grandes halos alrededor de púlsares cercanos en luz de rayos gamma que implican que los positrones energéticos generalmente tienen dificultades para filtrarse hacia la galaxia. Esto socava la idea de que los púlsares explican el exceso de positrones que detectan los científicos. Sin embargo, los filamentos de púlsar que se han descubierto recientemente, como PSR J2030+4415, muestran que las partículas en realidad pueden escapar al espacio interestelar y eventualmente podrían llegar a la Tierra.

   Un artículo que describe estos resultados aparecerá en The Astrophysical Journal y está disponible en línea.