26 de febrero de 2009

Púlsar anciano aún da pelea

Imagen: NASA/CXC/Penn State/G.Pavlov et al.; ESO/VLT/UCL/R.Mignani et al

El más viejo y aislado púlsar nunca antes visto ha sido descubierto por el observatorio espacial de rayos X Chandra, de la NASA. Este viejo y exótico objeto ha llegado a ser muy activo. El púlsar PSR J0108-1431 (J0108 para abreviar), tiene una edad de cerca de 200 millones de años. Entre los púlsares aislados, aquellos que no están girando alrededor de un sistema binario, detectados en rayos X, éste es 10 veces más viejo que los previamente descubiertos, constituyéndose en un record. Encontrándose a una distancia de 770 años-luz, se trata de uno de los púlsares más cercanos que se conocen.

Los púlsares nacen cuando estrellas mucho más masivas que el Sol colapsan en una explosión de supernova, dejando como resultado un pequeño núcleo increíblemente masivo, conocido como estrella de neutrones. Al nacer, estas estrellas de neutrones, que contienen el material más denso conocido en el Universo, rotan rápidamente, hasta un centenar de revoluciones por segundo. Como los haces de su radiación rotan son vistos como pulsos por los de observadores lejanos, de forma similar al haz de un faro, los astrónomos los llaman "púlsares".

Los astrónomos observan una progresiva disminución de la rotación de los púlsares, a medida que irradian su energía. Las observaciones de radio de J0108 muestran que es uno de los púlsares más viejos y débiles conocidos, rotando sólo ligeramente más rápido que una revolución por segundo.

La sorpresa llegó cuando un equipo de astrónomos liderado por George Pavlov de la Universidad del Estado de Pensilvania (Penn State) observó a J0108 en rayos X con el Chandra. Ellos encontraron que brilla mucho más en rayos X de lo que se esperaba de un púlsar de tan avanzada edad.

Algo de la energía de J0108 se está perdiendo a medida que rota más lento y es convertida en radiación en rayos X. La eficiencia de este proceso para J0108 es la más alta entre los púlsares conocidos.

"Este púlsar está bombeando radiación de alta energía mucho más eficientemente que sus primos más jóvenes", dijo Pavlov. "Así que, aunque esté claramente desapareciendo con su edad, está mucho más que sustentándose, entre las generaciones más jóvenes."

Es probable que dos formas de emisión de rayos X se estén produciendo en J0108: la emisión por partículas recorriendo espirales alrededor de campos magnéticos, y la emisión de áreas calentándose en los alrededores de polos magnéticos de la estrella de neutrones. Las mediciones de la temperatura y el tamaño de estas regiones que se calientan pueden proporcionar una valiosa visión de las extraordinarias propiedades de la superficie de la estrella de neutrones y el proceso por el cual las partículas cargadas son aceleradas por el púlsar.

Los púlsares jóvenes y brillantes detectados por radiotelescopios y telescopios de rayos X no son representativos de la totalidad de la población de objetos, por lo que la observación de objetos como J0108 ayuda a los astrónomos a ver una gama más completa de comportamientos. En su avanzada edad, J0108 está cerca de la llamada "línea de muerte del púlsar", donde sus pulsos de radiación se espera que se apaguen y será mucho más difícil, si no imposible, de observar.

"Ahora podemos estudiar las propiedades de este púlsar en un régimen donde no se ha detectado ningún púlsar fuera de la gama de radio", dijo el coautor Oleg Kargaltsev de la Universidad de Florida. "Para entender las propiedades de los 'púlsares moribundos', es importante estudiar su radiación en rayos X. Nuestro hallazgo de que un púlsar muy antiguo puede ser tan eficiente emisor de rayos X nos da la esperanza de descubrir nuevos púlsares cercanos de esta clase a través de sus emisiones de rayos X".

Las observaciones de Chandra fueron comunicadas por Pavlov y sus colegas en la edición del 20 de enero de 2009 de The Astrophysical Journal. Sin embargo, la naturaleza extrema de J0108 no se evidenció plenamente hasta que una nueva distancia fue informada el 6 de febrero de 2009, en la tesis doctoral de Adán Deller, de la Universidad Swinburne, en Australia. La nueva distancia es más grande y más precisa que la distancia utilizada en el artículo de Chandra, demostrando que J0108 era más brillante en rayos X de lo que se pensaba anteriormente.

"De repente, este púlsar se tornó un récord por su capacidad de producir rayos X", dijo Pavlov, "y nuestro resultado se hizo aún más interesante sin haber hecho mucho trabajo extra".

La posición del púlsar observado por Chandra en rayos X, a principios de 2007, es ligeramente diferente de la posición observada en radio, a principios de 2001. Esto implica que el púlsar se desplaza a una velocidad de alrededor de 710.000 kilómetros por hora, próximo a un valor típico de los púlsares.

En la actualidad, el púlsar se está moviendo hacia el sur del plano de la Vía Láctea, pero como se mueve más despacio que la velocidad de escape de la Galaxia, con el tiempo, su trayectoria se curvará de vuelta hacia el plano de la Galaxia, en la dirección opuesta.

La detección de este movimiento ha permitido a Roberto Mignani, del University College de Londres, en colaboración con Pavlov y Kargaltsev, haber posiblemente detectado a J0108 en la luz óptica, utilizando las estimaciones de dónde se debía encontrar en una imagen tomada en el año 2000. Un estudio tal, en múltiples longitudes de onda, de los púlsares viejos es fundamental para la comprensión de la evolución a largo plazo de las estrellas de neutrones, como por ejemplo cómo se enfría con el tiempo y cómo evolucionan sus poderosos campos magnéticos.

El equipo de astrónomos que trabajó con Pavlov incluye también a Gordon Garmire y Jared Wong de Penn State.

(jg) (mg)

Más información en:
http://chandra.harvard.edu/