Un equipo de astrónomos ha detectado por primera vez en la historia un
púlsar milisegundo en una fase crítica de su evolución, cuando pasa de emitir pulsos de rayos X a emitir ondas de radio. Su trabajo se publica hoy en la revista
Nature.
Los púlsares son estrellas de neutrones magnetizadas, los núcleos
muertos de estrellas masivas que explotaron como supernova cuando
agotaron su combustible. Giran a gran velocidad, emitiendo pulsos de
radiación electromagnética cientos de veces por segundo, como si se
tratase de un faro. Y se clasifican en función de cómo generan estas
emisiones. Los púlsares de radio obtienen su energía de la rotación de
su campo magnético, mientras que los púlsares de rayos X se alimentan de
un disco de acreción formado por la materia que arrancan de una
estrella compañera.
Las teorías actuales sugieren que
las estrellas de neutrones aceleran su rotación a medida que acumulan la masa procedente de su estrella compañera
en su disco de acreción. Cuando el material del disco cae hacia la
estrella, se calienta y emite rayos X. Tras varios miles de millones de
años, la velocidad de acreción disminuye y los púlsares se encienden de
nuevo, pero esta vez emitiendo ondas de radio. Los astrónomos pensaban
que existe una fase intermedia en la que las estrellas de neutrones
oscilan entre estos dos estados, pero hasta ahora no se habían
encontrado pruebas directas y concluyentes que respaldasen esta teoría.
Gracias al
trabajo conjunto de los observatorios espaciales Integral y XMM-Newton de la ESA,
combinado con las observaciones posteriores de los satélites Swift y
Chandra de la NASA y de una serie de radiotelescopios en tierra, los
científicos han sorprendido finalmente a un púlsar en esta fase de
transición. “La búsqueda ha llegado a su fin: hemos descubierto un
púlsar milisegundo que, en cuestión de semanas, ha pasado de ser un
púlsar de acreción, brillante en rayos X, a uno de rotación, brillante
en las longitudes de onda de radio. Es el eslabón perdido de la
evolución de los púlsares”, afirma Alessandro Papitto, del Instituto de
Ciencias Espaciales de Barcelona y coautor del trabajo.
Un púlsar en transición
Este púlsar, identificado como
IGR J18245-2452, fue
observado por primera vez en la banda de los rayos X por Integral el 28
de marzo de 2013. Se encuentra en el cúmulo globular M28, en la
constelación de Sagitario. Las observaciones realizadas con XMM-Newton
permitieron determinar que su periodo de rotación era de 3.9
milisegundos, lo que significa que gira sobre su propio eje más de 250
veces por segundo, clasificándolo claramente como un
púlsar milisegundo de rayos X.
Sin embargo, tras comparar su periodo de rotación y otras
características con las de los otros púlsares de M28, se descubrió que
encajaba perfectamente con la descripción de un púlsar observado en 2006
– sólo que aquel emitía ondas de radio. Los astrónomos continuaron
observando el objeto con telescopios de rayos X, pero también iniciaron
una serie de observaciones en la banda de radio, buscando indicios de un
nuevo cambio de personalidad. Lo que no se esperaban era que este
cambio de comportamiento se produjese en cuestión de semanas.
“Pensábamos que esta transición solo ocurriría una vez en los miles de
millones de años que dura el proceso evolutivo de este tipo de sistemas,
pero en menos de un mes el púlsar pasó de emitir rayos X a ondas de
radio y regresó de vuelta al estado inicial, demostrando que el cambio
se puede producir en una escala de tiempo extremadamente corta”, explica
Enrico Bozzo, de la Universidad de Ginebra, Suiza, y coautor de la
publicación.
A pesar de que la transformación se produjo mucho
más rápido de lo que se preveía, sus características todavía concuerdan
con las teorías actuales. Se piensa que la transición se basa en la
interacción entre el campo magnético del púlsar y la presión del
material que cae hacia él, procedente de su estrella compañera de baja
masa. Cuando el flujo de materia procedente de la estrella compañera se
intensifica, su alta densidad bloquea la emisión de ondas de radio y el
púlsar sólo es visible en la banda de los rayos X, gracias a la
radiación emitida por la materia del disco de acreción cuando se
calienta al caer hacia la estrella de neutrones. Sin embargo, cuando la
velocidad de acreción disminuye, el campo magnético del púlsar se
expande y expulsa cualquier resto de materia, retomando la emisión de
ondas de radio.
Al estudiar los datos de archivo de este púlsar
en concreto, los astrónomos han descubierto que estos ciclos se pueden
repetir en cuestión de unos pocos años. “El descubrimiento de
este púlsar en transición pone fin a décadas de trabajo buscando un objeto como éste,
y nos ayudará a comprender mejor el proceso evolutivo de los púlsares”,
puntualiza Erik Kuulkers, científico del Proyecto Integral para la ESA.
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