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| Esta impresión artística muestra al púlsar PSR J1023+0038 robando gas a su estrella compañera. Este gas se acumula en un disco alrededor del púlsar, cae lentamente hacia él y finalmente es expulsado en un estrecho chorro. Además, hay un viento de partículas que se aleja del púlsar, representado aquí por una nube de puntos muy pequeños. Este viento choca con el gas que se aproxima, calentándolo y haciendo que el sistema brille intensamente en rayos X y en luz ultravioleta y visible. Al final, las burbujas de este gas caliente son expulsadas a lo largo del chorro y el púlsar vuelve a su estado inicial, más débil, repitiendo el ciclo. Se ha observado que este púlsar alterna incesantemente entre estos dos estados cada pocos segundos o minutos. Crédito: ESO/M. Kornmesser |
Gracias a una extraordinaria campaña de observación en la que han participado
12 telescopios tanto terrestres como espaciales, incluidas tres instalaciones
del Observatorio Europeo Austral (ESO), los astrónomos han descubierto el
extraño comportamiento de un púlsar, una estrella muerta que gira a gran
velocidad. Se sabe que este misterioso objeto cambia entre dos modos de brillo
casi constantemente, algo que hasta ahora era un enigma. Pero los astrónomos
han descubierto ahora que las repentinas eyecciones de materia del púlsar
durante periodos muy cortos son las responsables de los peculiares cambios.
"Hemos sido testigos de extraordinarios acontecimientos cósmicos en los que
enormes cantidades de materia, similares a balas de cañón cósmicas, son
lanzadas al espacio en un lapso de tiempo muy breve, de decenas de segundos,
desde un objeto celeste pequeño y denso que gira a velocidades increíblemente
altas", afirma Maria Cristina Baglio, investigadora de la Universidad de Nueva
York Abu Dhabi, afiliada al Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF),
y autora principal del artículo publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.
Un púlsar es una estrella muerta, magnética y de rotación rápida que emite un
haz de radiación electromagnética al espacio. A medida que gira, este haz
recorre el cosmos -como el haz de un faro que escanea su entorno- y es
detectado por los astrónomos cuando se cruza con la línea de visión de la
Tierra. Esto hace que la estrella parezca pulsar en brillo vista desde nuestro
planeta.
PSR J1023+0038, o J1023 para abreviar, es un tipo especial de púlsar con un
comportamiento extraño. Situado a unos 4.500 años luz, en la constelación de
Sextans, orbita en torno a otra estrella. Durante la última década, el púlsar
ha estado extrayendo activamente materia de esta compañera, que se acumula en
un disco alrededor del púlsar y cae lentamente hacia él.
Desde que comenzó este proceso de acumulación de materia, el haz de barrido
prácticamente desapareció y el púlsar comenzó a alternar incesantemente entre
dos modos. En el modo "alto", el púlsar emite rayos X brillantes, luz
ultravioleta y luz visible, mientras que en el modo "bajo" es más tenue en
estas frecuencias y emite más ondas de radio. El púlsar puede permanecer en
cada modo durante varios segundos o minutos, y luego cambiar al otro modo en
sólo unos segundos. Hasta ahora, esta conmutación ha desconcertado a los
astrónomos.
"En nuestra campaña de observación sin precedentes para comprender el
comportamiento de este púlsar participaron una docena de telescopios
terrestres y espaciales de última generación", explica Francesco Coti Zelati,
investigador del Instituto de Ciencias Espaciales de Barcelona (España) y
coautor del artículo. La campaña incluyó el Very Large Telescope (VLT) de ESO
y el New Technology Telescope (NTT) de ESO, que detectaron luz visible e
infrarroja cercana, así como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
(ALMA), del que ESO es socio. Durante dos noches de junio de 2021, observaron
que el sistema realizaba más de 280 cambios entre sus modos alto y bajo.
"Hemos descubierto que el cambio de modo se debe a una intrincada interacción
entre el viento del púlsar, un flujo de partículas de alta energía que se
alejan del púlsar, y la materia que fluye hacia el púlsar", explica Coti
Zelati, también afiliado al INAF.
En el modo bajo, la materia que fluye hacia el púlsar es expulsada en un
chorro estrecho perpendicular al disco. Gradualmente, esta materia se acumula
cada vez más cerca del púlsar y, a medida que esto sucede, es golpeada por el
viento que sopla desde la estrella pulsante, provocando el calentamiento de la
materia. El sistema se encuentra ahora en un modo elevado, brillando
intensamente en los rayos X, ultravioleta y luz visible. Con el tiempo, el
púlsar elimina las manchas de materia caliente a través del chorro. Con menos
materia caliente en el disco, el sistema brilla menos y vuelve al modo bajo.
Aunque este descubrimiento ha desvelado el misterio del extraño comportamiento
de J1023, los astrónomos aún tienen mucho que aprender del estudio de este
sistema único y los telescopios de ESO continuarán ayudando a los astrónomos a
observar este peculiar púlsar. En particular, el Telescopio Extremadamente
Grande (ELT) de ESO, actualmente en construcción en Chile, ofrecerá una visión
sin precedentes de los mecanismos de conmutación de J1023. "El ELT nos
permitirá obtener información clave sobre cómo la abundancia, la distribución,
la dinámica y la energía de la materia entrante alrededor del púlsar se ven
afectadas por el comportamiento de cambio de modo", concluye Sergio Campana,
Director de Investigación del Observatorio INAF Brera y coautor del estudio.
Fuentes, créditos y referencias: