Se encontró un púlsar girando tan lentamente que los astrónomos ni siquiera pensaron que fuera posible: una vez cada 76 segundos

La astronomía está progresando rápidamente en estos días, gracias en parte a la forma en que los avances en un área pueden contribuir al progreso en otra. Por ejemplo, los sistemas ópticos mejorados, los instrumentos y los métodos de procesamiento de datos han permitido a los astrónomos traspasar los límites de la astronomía óptica e infrarroja a la astronomía de ondas gravitacionales (GW). La radioastronomía también avanza considerablemente gracias a matrices como la Radiotelescopio MeerKAT en Sudáfrica, que se unirá a los observatorios en Australia en un futuro próximo para crear el matriz de kilómetros cuadrados (SKA).

En particular, los radioastrónomos utilizan instrumentos de última generación para estudiar fenómenos como Ráfagas de radio rápidas (FRB) y estrellas de neutrones. Recientemente, un equipo internacional de científicos dirigido por el universidad de manchester descubrió un extraña transmisión de radio de estrella de neutrones con un poderoso campo magnético (un “magnetar”) y un período de rotación extremadamente lento de 76 segundos. Este descubrimiento podría tener implicaciones significativas para la radioastronomía y sugiere una posible conexión entre diferentes tipos de estrellas de neutrones y FRB.

La investigación fue dirigida por los astrofísicos Manisha Caleb, Ian Heywood y Benjamin Stappers del Centro de Astrofísica Jodrell Bank de la Universidad de Manchester. Estuvieron acompañados por investigadores del MeerTRAP (More Transients and Pulsars), un consorcio internacional financiado por la Consejo Europeo de Investigación (ERC) que colabora estrechamente con el Instituto Max-Planck de Radioastronomía (MPIfR) y varias universidades e institutos de investigación europeos. El artículo que describe su descubrimiento apareció recientemente en astronomía de la naturaleza.

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Las estrellas de neutrones son los restos extremadamente densos de estrellas masivas que han sufrido un colapso gravitatorio y se han desprendido de sus capas exteriores en una supernova. Estas estrellas generalmente giran muy rápido, y sus poderosos campos magnéticos hacen que emitan haces de radiación que barren el cielo (de ahí el término «magnetar»). Los astrónomos conocen actualmente alrededor de 3.000 púlsares en la Vía Láctea, y la sincronización de sus pulsos se utiliza como una especie de «faro astronómico» (o «faro cósmico»).

En todos los casos anteriores, se ha observado que los magnetares tienen períodos de rotación rápidos. Pero en este caso, el equipo observó lo que parecía ser una «magnetar de período ultralargo», una clase teórica de estrellas de neutrones con campos magnéticos extremadamente fuertes. La fuente se detectó inicialmente gracias a un solo pulso observado por el instrumento MeerTRAP aprovechando las observaciones dirigidas por La CAZA de transitorios de radio dinámicos y explosivos con meerKAT (ThunderKAT).

Luego, los dos realizaron observaciones de seguimiento juntas que confirmaron la posición de la fuente y el momento de los pulsos. Como dijo el Dr. Manisha Caleb, exinvestigadora postdoctoral de la Universidad de Manchester y actual investigadora astrofísica de la Universidad de Sydney:

“Increíblemente, solo detectamos emisión de radio de esta fuente en el 0,5% de su período de rotación. Esto significa que es muy fortuito que el haz de radio se cruzara con la Tierra. Por lo tanto, es probable que haya muchas más de estas fuentes de rotación muy lenta en la galaxia, lo que tiene implicaciones importantes sobre cómo nacen y envejecen las estrellas de neutrones.

“La mayoría de los estudios de púlsares no buscan períodos de tiempo tan largos, por lo que no tenemos idea de cuántas de estas fuentes podrían existir. En este caso, la fuente era lo suficientemente brillante como para que pudiéramos detectar los pulsos individuales con el instrumento MeerTRAP en MeerKAT”.

«La sensibilidad que ofrece MeerKAT, combinada con la investigación sofisticada que fue posible con MeerTRAP y la capacidad de obtener imágenes del cielo simultáneamente, hizo posible este descubrimiento», agregó el Dr. Heywood, investigador principal de la Universidad de Oxford y miembro del equipo ThunderKAT que colaboró ​​en este estudio. «Aun así, se necesitó un ojo de águila para reconocerlo como algo que posiblemente era una fuente real porque era muy inusual».

La estrella de neutrones recién descubierta, designada PSRJ0901-4046 (por PAGSpulsante Radiós ssource), es un objeto especialmente interesante que muestra características de púlsares, magnetares e incluso ráfagas de radio rápidas. Esto se indica mediante emisiones de radio que son consistentes con los púlsares, que también se sabe que tienen períodos orbitales más largos. En contraste, los componentes caóticos del subpulso y la polarización de los pulsos son consistentes con los magnetares. Además de ser un nuevo tipo de estrella de neutrones que solo se ha teorizado antes, este descubrimiento tuvo lugar en una parte bien estudiada de la galaxia.

Las encuestas de radio generalmente no buscan estrellas de neutrones o períodos de pulso que duren más de unas pocas decenas de milisegundos (es decir, púlsares de milisegundos). Ben Stappers, profesor de astrofísica en la Universidad de Manchester e investigador principal del proyecto MeerTRAP, dice que este descubrimiento podría significar que hay muchas oportunidades para futuras investigaciones de radio en la región:

“La emisión de radio de esta estrella de neutrones no se parece a ninguna que hayamos visto antes. Podemos verlo durante unos 300 milisegundos, que es mucho más que para la mayoría de las otras estrellas de neutrones emisoras de radio. Parece haber al menos 7 tipos diferentes de pulsos, algunos de los cuales muestran una estructura fuertemente periódica, que puede interpretarse como vibraciones sísmicas de la estrella de neutrones. Estos pulsos pueden darnos una idea vital de la naturaleza del mecanismo de emisión de estas fuentes”.

Dado lo desafiante que fue este descubrimiento y el esfuerzo de colaboración requerido para hacerlo, es probable que sea difícil detectar fuentes similares. Sin embargo, esto implica que puede haber una mayor población de estrellas de neutrones de período largo no detectadas esperando a ser descubiertas. Este descubrimiento también plantea la posibilidad de una nueva clase de transitorios de radio, estrellas de neutrones de período ultralargo, que sugieren una posible conexión entre estrellas de neutrones altamente magnetizadas, magnetares de período ultralargo y ráfagas de radio rápidas.

Estos resultados podrían ayudar a resolver el misterio perdurable de las causas de las FRB, que los astrónomos han desconcertado desde que se detectó la primera en 2007 (el estallido de Lorimer). Esto es especialmente cierto en los raros casos en que la fuente se repite en la naturaleza. Aunque el estudio de este fenómeno energético también ha avanzado considerablemente, los astrónomos aún no están seguros de qué los causa, ¡con explicaciones que van desde estrellas de neutrones en rotación y agujeros negros hasta posibles transmisiones extraterrestres!

Lectura adicional: la universidad de manchester, astronomía de la naturaleza