25 de febrero de 2009

Un par peculiar de enanos cósmicos

Imagen: Gemini

Un equipo holandés-canadiense dirigido por Wang Zhongxiang (Universidad McGill), ha realizado nuevas observaciones utilizando el espectrógrafo de objetos múltiples OGM-S en el telescopio Gemini Sur de un púlsar binario, que indican que la curva de luz presenta modulaciones producidas por irradiación de la estrella compañera del púlsar, y no por la actividad en el disco de acreción.

Sin duda uno de los objetos más extraños de nuestra galaxia, la Vía Láctea, ha estado escondido como una fuente variable de rayos X llamada SAX J1808.4-3658. Esta binaria de rayos X ha sido conocida por contener un púlsar de milisegundos alimentado por acreción situado a una distancia de unos 11.500 años luz. También fue el primer sistema identificado de púlsar de milisegundos como binarias de rayos X. Recientes observaciones con el OGM-S, han revelado una gran modulación periódica de su emisión óptica durante la inactividad. Las observaciones muestran una curva de luz con una forma sinusoidal notablemente regular con una amplitud de aproximadamente 0,4 magnitudes en la banda "r".

El par es extraño, ya que se compone de una insólita pareja: una estrella de neutrones de 1,4 masas solares, que es una bola de neutrones de unos 10 kilómetros de radio, rotando cada 2,49 milisegundos. La estrella de neutrones es el remanente de la explosión como supernova de una estrella masiva y su actividad como púlsar de rayos X es alimentada por la acreción de masa de su misterioso compañero de baja masa. Sin embargo, su luz óptica, tanto su persistencia como su modulación, no se entiende bien.

El periodo orbital del sistema J1808.4 es de sólo 2,01 horas. El compañero también es extraño, muy probablemente una enana marrón de 0,05 masas solares, comparable, en tamaño, a Júpiter. Las binarias están separadas por aproximadamente 630.000 kilómetros, suponiendo una estrella de neutrones de1,4 masas solares. Esta separación es de aproximadamente un radio solar o aproximadamente el doble de la distancia Tierra-Luna. Sorprendentemente, no sólo la enana marrón sobrevivió a la explosión del progenitor, sino que también logró ser tirada hacia adentro, muy cerca de la estrella de neutrones remanente.

Al estar muy cerca de la estrella de neutrones, las fuerzas de marea rompen a la compañera y transfiere masa a la estrella de neutrones. Esta masa se almacena en un disco que se acumula formando la superficie de densidad y provocando un periódico estallido de rayos X, una vez cada 2 a 3 años. La modulación óptica es asignada a la irradiación de rayos X de la compañera. La rotación de la compañera tan cercana está bloqueada a su período de revolución por lo que siempre se enfrenta por el mismo lado a la estrella de neutrones. Desde la Tierra, la zona visible de la cara caliente varía en función de la fase orbital. Las nuevas observaciones de Gemini muestran que la modulación de la luz proviene de la radiación de la compañera, mientras que la luz persistente proviene del disco de acreción.

¿Cuál es el destino de este sistema? Dado que el compañero nunca podrá sobrellenar su lóbulo de Roche, la estrella de neutrones en J1808.4 probablemente se convierta en un púlsar de radio. El compañero será partido por el viento del púlsar, dejando aislada un radio púlsar de milisegundos. A un púlsar binario tal se lo denomina un sistema de viuda negra, y se lo llama así porque un radio púlsar elimina a su compañera. El más famoso es el sistema de PSR B1957 20.

El trabajo saldrá publicado bajo el título: "An Accurate Determination of the Optical Periodic Modulation in he X-Ray Binary SAX J1808.4-3658", de Zhongxiang Wang, Cees Bassa, Andew Cumming y Victoria M. Kaspi, en The Astrophysical Journal, 2009 (en impresión).

(jg) (mg)

Más información en:
http://www.gemini.edu/