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| Estrella de neutrones en rotación altamente magnetizada. Crédito: Pitris/iStock |
Las binarias de rayos X de baja masa (LMXB) consisten en una estrella de neutrones o un agujero negro que acreta material de una estrella similar a nuestro Sol. La mayor parte de la acreción se produce durante las erupciones violentas en las que el sistema LMXB se enciende drásticamente. Al mismo tiempo, parte del material que entra en espiral se devuelve al espacio en forma de vientos de disco y chorros.
El gas caliente es la señal más común de material que fluye. Hasta ahora sólo se habían observado vientos de gas "calientes" o "fríos" en binarias transitorias de rayos X.
Utilizando los telescopios más potentes de la Tierra y del espacio, un equipo de astrónomos ha encontrado por primera vez ráfagas de vientos calientes, cálidos y fríos procedentes de una estrella de neutrones mientras consume materia de una estrella cercana. En este estudio, dirigido por la Universidad de Southampton, los astrónomos estudiaron la reciente erupción de la binaria de rayos X conocida como Swift J1858.
Encontraron repetidas firmas de un viento cálido en longitudes de onda ultravioleta. Estas firmas se producían simultáneamente a las firmas de viento frío en longitudes de onda ópticas.
Es la primera vez que los astrónomos observan los vientos de un sistema de este tipo en diferentes bandas del espectro electromagnético. Para este estudio, los astrónomos utilizaron una combinación de telescopios, incluyendo el Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA, el satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, el Very Large Telescope (VLT) de la Organización del Observatorio Europeo Austral y el Gran Telescopio Canarias (GTC) español.
El autor principal, el Dr. Noel Castro Segura, de la Universidad de Southampton, dijo: "Erupciones como ésta son raras, y cada una de ellas es única. Normalmente están muy oscurecidas por el polvo interestelar, lo que dificulta su observación. Swift J1858 fue especial porque, aunque se encuentra al otro lado de nuestra galaxia, el oscurecimiento fue lo suficientemente pequeño como para permitir un estudio completo en múltiples longitudes de onda."
El coautor, el Dr. Hernández Santisteban, de la Universidad de St Andrews, dijo: "Sólo otro sistema -el agujero negro binario de rayos X, V404 Cyg- ha mostrado propiedades similares. Sin embargo, nuestro intento de realizar el mismo experimento en ese sistema no tuvo éxito porque la erupción terminó antes de que pudiéramos conseguir que los telescopios terrestres y espaciales la observaran simultáneamente."
El Dr. Castro Segura continuó: "Todos los astrónomos del campo estaban increíblemente entusiasmados, hasta el punto de que combinamos nuestros esfuerzos para cubrir todo el espectro, desde la radio hasta los rayos X, utilizando observatorios de última generación en la Tierra y en el espacio."
La coautora Nathalie Degenaar, de la Universidad de Amsterdam, añadió: "Las estrellas de neutrones tienen una poderosa atracción gravitatoria que les permite engullir gas de otras estrellas. Sin embargo, los caníbales estelares son comedores desordenados, y gran parte del gas que las estrellas de neutrones atraen hacia ellas no se consume, sino que se lanza al espacio a gran velocidad. Este comportamiento tiene un gran impacto en la propia estrella de neutrones y en su entorno inmediato. En este artículo, informamos sobre un descubrimiento que proporciona información clave sobre los desordenados patrones de alimentación de estos monstruos cósmicos de las galletas."
"Esta vez, tuvimos la suerte cósmica de nuestro lado, ya que pudimos coordinar diez telescopios y apuntarlos hacia la J1858, todo ello mientras estaba completamente activa. Esto nos permite obtener mucha más información, ya que podemos utilizar diferentes técnicas en distintas longitudes de onda", dijo el Dr. Hernández Santisteban.
El Dr. Degenaar añadió: "Diseñar una campaña de observación tan ambiciosa -construida en torno a los mejores telescopios de la Tierra y del espacio- fue un reto enorme. Por ello, es increíblemente emocionante que todo este trabajo haya dado sus frutos y nos haya permitido hacer un descubrimiento clave que no habría sido posible de otra manera."
Además de identificar los diferentes vientos, el equipo también determinó la evolución temporal del gas que sale. Descubrieron que las variaciones sustanciales en el brillo del sistema no tienen un impacto significativo en un viento cálido.
El Dr. Castro Segura dijo: "En esta investigación, combinamos las capacidades únicas del HST con los mejores telescopios terrestres, como el VLT y el GTC, para obtener una imagen completa de la dinámica del gas en el sistema, desde el infrarrojo cercano hasta las longitudes de onda ultravioletas. Esto nos ha permitido desvelar por primera vez la verdadera naturaleza de estos potentes flujos de salida".
"Los nuevos conocimientos que aportan nuestros resultados son clave para entender cómo interactúan estos objetos con su entorno. Al arrojar energía y materia a la galaxia, contribuyen a la formación de nuevas generaciones de estrellas y a la evolución de la propia galaxia."
Fuentes, créditos y referencias:
Castro Segura, N., Knigge, C., Long, K.S. et al. A persistent ultraviolet outflow from an accreting neutron star binary transient. Nature 603, 52–57 (2022). DOI: 10.1038/s41586-021-04324-2
Fuente: Universidad de Southampton