07 May Roman detectará estrellas de neutrones aisladas en la Vía Láctea

Un estudio sugiere que el telescopio Nancy Grace Roman de la NASA podría detectar estrellas de neutrones aisladas en la Vía Láctea mediante microlentes gravitacionales, midiendo tanto brillo como desplazamiento estelar.

Los astrónomos saben desde hace tiempo que las estrellas de neutrones, los núcleos colapsados que quedan tras la explosión de estrellas masivas, deberían estar dispersas por toda la Vía Láctea.

Y aunque la mayoría de ellas son prácticamente invisibles, un nuevo estudio sugiere que el telescopio Nancy Grace Roman podría identificar y caracterizar decenas de estrellas de neutrones aisladas mediante un sutil efecto llamado microlente gravitacional.

“La mayoría de las estrellas de neutrones son relativamente débiles y están solas”, afirma Zofia Kaczmarek, de la Universidad de Heidelberg y autora principal del estudio. “Estas estrellas son increíblemente difíciles de detectar sin algún tipo de ayuda”.

Encontrar lo invisible

Las estrellas de neutrones concentran más masa que el Sol en una esfera del tamaño de una ciudad. Su estudio ayuda a comprender cómo nacen, evolucionan y mueren las estrellas, así como la forma en que distribuyen elementos pesados por el Universo.

También permiten estudiar qué ocurre bajo las condiciones más extremas imaginables de presión y densidad en las estrellas de neutrones.

Sin embargo, salvo que sean púlsares que emitan haces de radiación en radio o brillen en rayos X, las estrellas de neutrones pueden permanecer ocultas incluso para los telescopios más potentes. Roman podrá buscar estas estrellas de una manera diferente.

Efecto microlente

Cuando un objeto masivo como una estrella de neutrones pasa delante de una estrella de fondo distante, su intensa gravedad deforma el espacio-tiempo y desvía la luz de la estrella de fondo.

Este efecto de microlente hace que la estrella parezca temporalmente más brillante y desplazada de su posición real en el cielo.

Aunque muchos telescopios pueden detectar este aumento temporal de brillo, Roman podrá medir con precisión tanto el brillo como el diminuto desplazamiento posicional de las estrellas de neutrones afectadas por la lente gravitacional.

Midiendo masas

Debido a que estas estrellas son relativamente masivas, producen una señal astrométrica mayor que los objetos más ligeros, lo que permite no solo detectarlas, sino también estimar su masa en algunos casos.

“Lo realmente interesante de usar microlentes es que puedes obtener mediciones directas de masa en estrellas de neutrones”, dice Peter McGill. “La fotometría nos dice que algo pasó delante de la estrella, pero es el desplazamiento lo que nos indica lo masivo que es ese objeto”.

Las mediciones de Roman podrían ayudar a determinar si existe una separación clara entre las masas de las estrellas de neutrones y los agujeros negros, así como estudiar la velocidad a la que se desplazan estas estrellas.

Los científicos están especialmente interesados en comprender los “kicks” (o impulsos) que reciben estas estrellas en las explosiones de supernova, que pueden lanzarlas a gran velocidad por la galaxia.

Grandes sondeos, grandes posibilidades

El equipo utilizará el Galactic Bulge Time-Domain Survey (sondeo del bulbo galáctico en el dominio temporal) del Roman, que monitorizará millones de estrellas en busca de eventos de microlente en los que intervengan estrellas de neutrones.

“Nos pondremos a trabajar en cuanto empiecen a llegar los datos”, señala McGill. “Incluso en los primeros meses esperamos identificar eventos de estrellas de neutrones prometedores”.

Incluso unas pocas detecciones confirmadas de estas estrellas podrían mejorar significativamente los modelos de explosiones estelares y materia extrema.

“No conocemos bien la distribución de masas de las estrellas de neutrones ni de los agujeros negros”, añade McGill. “Roman será un avance decisivo en este campo”.

Aunque solo se han detectado unos pocos miles de estrellas de neutrones hasta ahora, principalmente como púlsares, se estima que podrían existir decenas de millones en la Vía Láctea. Además, las masas solo se han medido en sistemas binarios.

“Estamos viendo una muestra muy limitada que no representa el conjunto real”, explica Kaczmarek. “Por eso, incluso una sola medida de la masa de una única estrella de neutrones aislada sería extremadamente valiosa”.

Mirando al futuro con creatividad

El estudio también pone de manifiesto un uso innovador y creativo de las capacidades del telescopio Roman que no estaba inicialmente previsto.

En efecto, Roman está diseñado específicamente para la detección de microlentes fotométricas en exoplanetas. Sin embargo, su capacidad astrométrica abre la puerta a nuevas detecciones de estrellas de neutrones.

“Esto no estaba en el plan original”, indica McGill. “Pero Roman es muy bueno detectando estrellas de neutrones y agujeros negros mediante astrometría”.

Si las predicciones se cumplen, el telescopio Roman podría proporcionar la primera gran muestra de estrellas de neutrones aisladas detectadas únicamente por su efecto gravitacional.

El Nancy Grace Roman Space Telescope está gestionado por el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, con participación del Jet Propulsion Laboratory en California, Caltech/IPAC en Pasadena y el Space Telescope Science Institute en Baltimore.

Fuente: NASA’s Roman Poised to Transform Hunt for Elusive Neutron Stars