Esta reproducción artística muestra al púlsar PSR J1023 + 0038 robando gas de su estrella compañera

19 Sep Astrónomos del ESO desentrañan un púlsar enigmático

Publicado a las 15:50h en AstroNews por Fernando Neira Paz 2 Comentarios

Tras una importante campaña de observación que involucró a 12 telescopios, tanto terrestres como espaciales, incluidas tres instalaciones del Observatorio Europeo Austral (ESO), un equipo de astrónomos ha descubierto el origen del extraño comportamiento de un púlsar enigmático, una estrella muerta que gira a muy alta velocidad.

Este misterioso objeto es conocido porque cambia entre dos modos de brillo casi constantemente, y se desconocía qué provocaba estas rápidas variaciones. Ahora se ha descubierto que las responsables de estos súbitos cambios son las eyecciones repentinas de materia del púlsar en períodos muy cortos.

«Hemos sido testigos de eventos cósmicos extraordinarios donde enormes cantidades de materia, similares a balas de cañón cósmicas, se lanzan al espacio en un lapso de tiempo muy breve, de decenas de segundos, desde un objeto celeste pequeño y denso que gira a velocidades increíblemente altas«, declara María Cristina Baglio, investigadora de la Universidad de Nueva York Abu Dhabi, con filiación en el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) y autora principal del artículo publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.

Un púlsar enigmático

Un púlsar es una estrella muerta, magnética y de rotación rápida, que emite un haz de radiación electromagnética hacia el espacio. A medida que gira, este haz cruza el cosmos (igual que el haz de un faro) y es detectado por la comunidad astronómica cuando se cruza con la línea de visión que vemos desde la Tierra. Esto hace que, vista desde nuestro planeta, el brillo de la estrella parezca pulsar.

PSR J1023+0038, o J1023 para abreviar, es un tipo especial de púlsar con un comportamiento extraño. Situado a unos 4.500 años luz, en la constelación del Sextante, orbita de cerca otra estrella. Durante la última década, el púlsar ha estado sustrayendo activamente material de esta compañera. Este material se ha ido acumulando en un disco alrededor del púlsar y va cayendo lentamente hacia él.

Desde que comenzó este proceso de acumulación de materia, prácticamente desapareció el haz de luz y el púlsar comenzó a cambiar de forma intermitente entre dos modos.

Dos modos de brillo

En el modo «alto», el púlsar emite rayos X brillantes, luz ultravioleta y visible, mientras que en el modo «bajo» es más tenue en estas frecuencias y emite más ondas de radio. El púlsar puede permanecer en cada modo durante varios segundos o minutos, y luego cambiar al otro modo en solo unos segundos. Estos cambios han desconcertado a la comunidad astronómica hasta ahora.

«Nuestra campaña de observación sin precedentes, desarrollada para comprender el comportamiento de este púlsar, involucró a una docena de telescopios terrestres y espaciales de vanguardia«, afirma Francesco Coti Zelati, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC, Barcelona, España) y coautor principal del artículo.

La campaña incluyó al Very Large Telescope (VLT) de ESO y al New Technology Telescope (NTT) de ESO, que detectaron luz visible e infrarroja cercana, así como al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del que ESO es socio. Durante dos noches, en junio de 2021, observaron que el sistema realiza más de 280 cambios entre sus modos alto y bajo.

«Hemos descubierto que el cambio de modo proviene de una intrincada interacción entre el viento del púlsar, un flujo de partículas de alta energía que se alejan del púlsar y la materia que fluye hacia el púlsar«, dice Coti Zelati, quien también tiene filiación en el INAF.

El modo bajo

En el modo bajo, el púlsar expulsa la materia que fluye hacia él formando un chorro estrecho perpendicular al disco. Poco a poco, esta materia se acumula cada vez más cerca del púlsar. A medida que esto sucede, los vientos que soplan desde la estrella pulsante la azotan, haciendo que se caliente.

El modo alto

Eso hace que el sistema pase al modo alto, brillando intensamente en rayos X, ultravioleta y luz visible. Finalmente, el púlsar elimina estas masas de materia caliente a través del chorro. Con menos materia caliente en el disco, el sistema brilla de forma menos intensa, volviendo al modo bajo.

El Extremely Large Telescope (ELT)

El ELT será el telescopio óptico más grande del mundo y permitirá a los científicos sumergirse más profundamente en nuestro universo que nunca. El “ojo en el cielo” de 39 metros del ELT capturará algunas de las imágenes más claras jamás tomadas, con una precisión que alcanzará 16 veces la del Telescopio Espacial Hubble. Ubicado a 3.046 m sobre el nivel del mar, en la cima del Cerro Armazones en Chile, la construcción del ELT ya ha comenzado. Una vez terminado, el ELT desentrañará innumerables misterios del cielo nocturno del hemisferio sur, observando exoplanetas y nebulosas distantes, contemplando el corazón de nuestra Vía Láctea y hasta las primeras galaxias de nuestro Universo. Esta representación 3D del telescopio muestra cómo se verá cuando funcione durante la noche, con sus unidades de estrellas guía láser.

Si bien este descubrimiento ha desvelado el misterio del extraño comportamiento de J1023, la comunidad astronómica aún tiene mucho que aprender del estudio de este sistema único. Los telescopios de ESO continuarán ayudando para observar este peculiar púlsar.

En particular, el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, actualmente en construcción en Chile, ofrecerá una visión sin precedentes de los mecanismos de conmutación de J1023.

«El ELT nos permitirá obtener información clave sobre cómo la abundancia, distribución, dinámica y energía de la materia entrante alrededor del púlsar se ven afectadas por el comportamiento de cambio de modo«, concluye Sergio Campana, Director de Investigación del Observatorio INAF Brera y coautor del estudio.