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| Una extraña estrella de neutrones gira cada 76 segundos dentro de un cementerio estelar. Crédito: ShutterStock |
El descubrimiento de una estrella de neutrones que emite señales de radio inusuales está reescribiendo nuestra comprensión de estos sistemas estelares únicos.
El equipo de MeerTRAP hicieron el descubrimiento al observar la región Vela-X 1 de la Vía Láctea, a unos 1.300 años luz de la Tierra, utilizando el radiotelescopio MeerKAT en Sudáfrica. Detectaron un destello o "pulso" de aspecto extraño que duró unos 300 milisegundos.
El destello tenía algunas características de una estrella de neutrones emisora de radio. Pero no se parecía a nada que se haya visto antes.
Intrigados, revisaron los datos más antiguos de la región con la esperanza de encontrar pulsos similares. Curiosamente, identificaron más pulsos de este tipo que nuestro sistema de detección de pulsos en tiempo real había pasado por alto (ya que normalmente sólo buscan pulsos que duren unos 20-30 milisegundos).
Un rápido análisis de los tiempos de llegada de los pulsos mostró que se repiten cada 76 segundos aproximadamente, mientras que la mayoría de los pulsos de las estrellas de neutrones tienen un ciclo de unos pocos segundos, o incluso milisegundos.
Las observaciónes mostró que PSR J0941-4046 tenía algunas de las características de un "púlsar" o incluso de un "magnetar". Los púlsares son restos extremadamente densos de estrellas gigantes colapsadas que suelen emitir ondas de radio desde sus polos. A medida que giran, los pulsos de radio pueden medirse desde la Tierra, de forma parecida a como se ve un faro que parpadea periódicamente en la distancia.
Sin embargo, el período de rotación más largo conocido para un púlsar hasta ahora era de 23,5 segundos, lo que significa que podríamos haber encontrado una clase completamente nueva de objeto emisor de radio. Sus hallazgos se publican hoy en Nature Astronomy.
¿Una anomalía entre las estrellas de neutrones?
Utilizando todos los datos disponibles de los proyectos MeerTRAP y ThunderKAT en MeerKAT, lograron determinar la posición del objeto con excelente precisión. A continuación, llevaron a cabo nuestras observaciones de seguimiento más sensibles para estudiar el origen de los pulsos.
El objeto recién descubierto, denominado PSR J0941-4046, es una peculiar estrella de neutrones galáctica emisora de radio que gira con extrema lentitud en comparación con otros púlsares. Las frecuencias de los pulsos de los púlsares son increíblemente constantes, y nuestras observaciones de seguimiento nos permitieron predecir el tiempo de llegada de cada pulso con una precisión de 100 millonésimas de segundo.
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| Las estrellas de neutrones son los núcleos colapsados de las estrellas masivas. Las que emiten haces de radiación electromagnética se clasifican como púlsares. Shutterstock |
Aparte de la inesperada frecuencia de los pulsos, PSR J0941-4046 también es único, ya que reside en un "cementerio" de estrellas de neutrones. Se trata de una región del espacio en la que no se espera detectar ninguna emisión de radio, ya que, según la teoría, las estrellas de neutrones se encuentran aquí al final de su ciclo de vida y, por tanto, no están activas (o son menos activas). PSR J0941-4046 desafía nuestra comprensión de cómo nacen y evolucionan las estrellas de neutrones.
También es fascinante porque parece producir al menos siete formas de pulso diferentes, mientras que la mayoría de las estrellas de neutrones no muestran tal variedad. Esta diversidad en la forma de los pulsos, y también en la intensidad de los mismos, está probablemente relacionada con el desconocido mecanismo físico de emisión del objeto.
Un tipo particular de pulso muestra una estructura fuertemente "cuasi-periódica", lo que sugiere que algún tipo de oscilación está impulsando la emisión de radio. Estos pulsos pueden proporcionarnos información valiosa sobre el funcionamiento interno de la PSR J0941-4046.
Estos pulsos cuasi-periódicos tienen cierto parecido con las enigmáticas ráfagas rápidas de radio, que son ráfagas de radio cortas de origen desconocido. Sin embargo, aún no está claro si PSR J0941-4046 emite el tipo de energías observadas en los estallidos de radio rápidos. Si descubrimos que lo hace, entonces podría ser que PSR J0941-4046 sea un "magnetar de período ultra largo".
Los magnetares son estrellas de neutrones con campos magnéticos muy potentes, de los que sólo se conocen unos pocos que emiten en la parte de radio del espectro. Aunque todavía no se ha identificado un magnetar de periodo ultra largo, se ha teorizado que son una posible fuente de ráfagas de radio rápidas.
Encuentros breves
No está claro el tiempo que PSR J0941-4046 ha estado activo y emitiendo en el espectro de radio, ya que los estudios de radio no suelen buscar períodos tan largos.
"No sabemos cuántas fuentes de este tipo pueden existir en la galaxia. Además, sólo podemos detectar las emisiones de radio de PSR J0941-4046 durante el 0,5% de su período de rotación, por lo que sólo es visible para nosotros durante una fracción de segundo. Es una gran suerte que hayamos podido detectarla en primer lugar.", Dicen los investigadores.
"Detectar fuentes similares es un reto, lo que implica que puede haber una población más grande sin detectar esperando a ser descubierta. Nuestro hallazgo también añade la posibilidad de una nueva clase de transitorio de radio: la estrella de neutrones de período ultra largo. Las futuras búsquedas de objetos similares serán vitales para nuestra comprensión de la población de estrellas de neutrones."
Fuentes, créditos y referencias:
Manisha Caleb, Discovery of a radio-emitting neutron star with an ultra-long spin period of 76 s, Nature Astronomy (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01688-x