Astrónomos miden el latido de las estrellas giratorias
Observaciones con el radiotelescopio MeerKAT han deparado el mayor estudio sobre púlsares: estrellas de neutrones giratorias que emiten ondas de radio a la manera de los pulsos de luz de un faro.
Con masas de aproximadamente una vez y media la masa del Sol y tamaños de sólo unos 25 km, las estrellas de neutrones son las más densas que se conocen. Giran a gran velocidad, entre una milésima de segundo y una décima de segundo, y sólo se ralentizan gradualmente a medida que envejecen.
Las estrellas de neutrones son también los imanes más potentes del universo, con una potencia media un millón de veces superior a la del imán más potente de la Tierra. Estas propiedades extremas brindan la oportunidad de poner a prueba las leyes de la física con una precisión excepcional. Incluso 60 años después de su descubrimiento, persisten cuestiones fundamentales sobre la naturaleza de estos objetos exóticos.
No hay dos púlsares iguales, y para avanzar en estas apasionantes áreas de la física es necesario realizar observaciones sensibles del mayor número posible de púlsares. El proyecto "Thousand Pulsar Array" (TPA) es una colaboración internacional que persigue estos objetivos aprovechando la sensibilidad sin precedentes del radiotelescopio MeerKAT. Consta de 64 antenas en el desierto sudafricano de Karoo y es un peldaño hacia el Square Kilometer Array.
Los nuevos resultados se publican en dos partes, una de ellas dirigida por investigadores de la Universidad de Manchester, en la que se detallan las conclusiones del estudio de más de un millón de destellos individuales registrados. La secuencia de destellos puede visualizarse como un tren de pulsos.
El Dr. Patrick Weltevrede, de la Universidad de Manchester, declaró: "Observar un púlsar es como tomarle el pulso, revelando las particularidades de su 'latido'. Cada pulso individual es diferente en forma y fuerza".
En algunos púlsares aparecen patrones ordenados de rayas diagonales al visualizarlos. La doctora Xiaoxi Song, estudiante de doctorado en la Universidad de Manchester, explica: "La magnífica calidad de los datos del TPA y nuestro sofisticado análisis nos permitieron revelar estos patrones para muchos púlsares por primera vez. Estos patrones pueden explicarse por las tormentas eléctricas que se arremolinan alrededor de la estrella. Los hallazgos apuntan a algo fundamental sobre el funcionamiento de los púlsares".
Tras el nacimiento del púlsar, las tormentas eléctricas se arremolinan alrededor de la estrella de forma rápida y caótica. Al cabo de unos millones de años, las tormentas se estabilizan y los patrones se vuelven más lentos y estables. Esto resulta ser lo contrario de lo que predicen los modelos. Al cabo de unos miles de millones de años, los rayos se detendrán por completo y los púlsares dejarán de ser detectables.
El proyecto TPA ha alcanzado ahora un hito extraordinario: observaciones detalladas de más de 1.200 púlsares, lo que representa más de un tercio de los púlsares conocidos.
En un trabajo complementario, dirigido por investigadores de la Universidad de Oxford, se presentan las propiedades estadísticas de las formas de los púlsares. La Dra. Bettina Posselt explica: "Descubrimos que la propiedad más importante que rige la emisión de radio de un púlsar es su denominada potencia de espín hacia abajo. Cuantifica la energía liberada por una estrella de neutrones cada segundo a medida que su rotación se ralentiza. Parte de este poder de giro se utiliza para producir las ondas de radio observadas".
Los modelos predicen que el gas ionizado que rodea a la estrella se descarga continuamente en lo que puede compararse a tormentas eléctricas, produciendo los pulsos de radio. Los nuevos datos indican que la potencia del espín influye en la altura a la que se produce la emisión de radio por encima de la superficie de la estrella de neutrones y en la cantidad de energía de la que están dotadas las partículas cargadas. Dado que existen pruebas de que la potencia de spin-down disminuye con la edad, y que los 1.200 púlsares muestran una gran variedad en la potencia de spin-down, los datos del TPA son ideales para estudiar el envejecimiento de las estrellas de neutrones.
Los nuevos datos muestran que incluso los púlsares con menor potencia de giro emiten intensas emisiones de radio y pueden detectarse hasta grandes distancias. Este resultado sugiere que puede haber una población de púlsares aún por descubrir mayor de lo que se esperaba.
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