Púlsar eclipsado por su estrella

Verónica Artículos - Astrofísica
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Astrónomos del RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) han descubierto el primer púlsar de rayos X eclipsado por su estrella compañera de la que dista 1,22 millones de kilómetros, aproximadamente cinco veces la distancia entre la Tierra y la Luna.

El estudio de este sistema estelar puede probar una predicción clave de la teoría de la relatividad de Einstein, y ayudar a comprender qué ocurre con la materia robada a la estrella compañera.

Un púlsar es una estrella de neutrones que rota rápidamente. Es el remanente de una estrella que explotó hace mucho tiempo como supernova. Las estrellas de neutrones concentran una masa superior a la de nuestro Sol en tan sólo unos kilómetros de diámetro.

"Es difícil establecer la masa precisa de una estrella de neutrones, en especial para las situadas en el extremo superior del rango de masas que la teoría predice", dijo Craig Markwardt del Centro Goddardd de Vuelos Espaciales. "Como resultado, no sabemos ni su estructura interna ni su tamaño. Por ello, este sistema descubierto nos puede acercar un poco más a resolver estas cuestiones claves".

Conocido como Swift J1749.4-2807 - J1749 para abreviar - el sistema entró en erupción con una explosión de rayos-X el 10 de abril. Durante el evento, RXTE observó tres eclipses, detectando los característicos pulsos de rayos X que lo identificaron como un púlsar, y registrando incluso las variaciones de las pulsaciones que indican el movimiento orbital de la estrella de neutrones.

J1749 fue descubierto en junio de 2006, cuando una pequeña erupción atrajo la atención del satélite Swift de la NASA. Las observaciones de Swift, y otros instrumentos, revelaron que la fuente era un sistema binario situado a 22.000 años luz de distancia en la constelación de Sagitario, y que la estrella de neutrones  activa la captura, o acreción, del gas de su pareja estelar. Esta reune el gas en un disco alrededor de la estrella de neutrones.

"Al igual que muchos sistemas binarios en acreción, J1749 se somete a erupciones cuando se produce una inestabilidad en el disco de acreción debido a que parte del gas se bloquea en la estrella de neutrones", dijo Tod Strohmayer, científico del proyecto de RXTE en Goddard.

El campo magnético de gran alcance del púlsar dirige el gas que cae hacia los polos magnéticos de la estrella. Esto significa que la liberación de energía se produce en los puntos calientes que rotan con la estrella de neutrones. ¿A qué velocidad? J1749 está girando 518 veces por segundo - una esfera del tamaño de una ciudad rotando tan rápido como las aspas de una licuadora de cocina.

RXTE

Además, el púlsar realiza una pequeña órbita que causa un pequeño cambio en la frecuencia de los pulsos de los rayos X. Estas variaciones indican que las estrellas giran una alrededor de la otra cada 8,8 horas.

Durante el estallido de una semana, RXTE observó tres períodos en los que la emisión de rayos X de J1749 desaparecieron brevemente. Cada eclipse, que dura 36 minutos, se produce siempre que la estrella de neutrones pasa por detrás de la estrella normal en el sistema.

"Esta es la primera vez que hemos detectado eclipses de rayos X de un pulsar rápido que también acreta de gas", dijo Markwardt. "Con esta información, ahora sabemos el tamaño y la masa de la estrella compañera con una precisión sin precedentes."

Al comparar las observaciones de RXTE , los astrónomos determinaron que la estrella J1749 pesa aproximadamente el 70 por ciento de la masa del Sol -, pero los eclipses indican que la estrella es un 20 por ciento más grande de lo que debería ser por su masa y edad aparente.

"Creemos que la superficie de la estrella está 'hinchada' por la radiación procedente del púlsar", explicó Markwardt.

La masa del pulsar, se estima entre 1,4 y 2,2 veces la masa del Sol.

"Tenemos que detectar la estrella normal del sistema con telescopios ópticos o infrarrojos", dijo Strohmayer. -Entonces, podremos medir su movimiento obteniendo información sobre el púlsar".

Una de las consecuencias de la relatividad es que una señal - tal como una onda de radio o un pulso de rayos-X - experimenta un ligero retraso cuando pasa muy cerca de un objeto masivo. Propuesto primeramente por Irwin Shapiro, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge,en 1964, como una nueva prueba para las predicciones de la relatividad de Einstein, el retraso se ha demostrado en repetidas ocasiones con señales de radio rebotando en Mercurio y en Venus, y en experimentos con las comunicaciones espaciales.

"Las mediciones de alta precisión de los pulsos de rayos-X, justo antes y después de un eclipse nos ofrece una imagen detallada de todo el sistema", dijo Strohmayer. Para J1749, predijo el retraso de 21 microsegundos, o 10.000 veces más rápido que un abrir y cerrar de ojos.

RXTE no ha sido capaz de registrar esta vez estos retrasos. "Creemos que esta es la primera vez que alguien ha establecido límites realistas para este efecto en longitudes de onda de rayos X fuera de nuestro sistema solar", señaló Markwardt. "La próxima vez que haya un estallido en J1749, RXTE podría medir el retraso".

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