Astrofísicos descubren que el púlsar más lento del universo comenzó su aceleración hace un millón de años


MADRID|

Científicos de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú han publicado los resultados de un estudio sobre XB091D, el púlsar más lento de todos los púlsares conocidos hasta la fecha. Se cree que esta estrella de neutrones capturó una compañera hace un millón de años y, desde entonces, ha estado restaurando lentamente su rápida rotación. Este 'joven' púlsar está situado en uno de los más antiguos cúmulos globulares de estrellas en la galaxia de Andrómeda, donde el cúmulo podría haber sido una vez una galaxia enana. Según los científicos, la aceleración de este púlsar comenzó hace menos de un millón de años.

Las jóvenes estrellas masivas mueren, explotando como supernovas brillantes. En este proceso, sus capas externas de material son arrojadas fuera, y el núcleo se contrae, convirtiéndose normalmente en una estrella de neutrones compacta y súper densa. Fuertemente magnetizadas, rotan rápidamente, a cientos de revoluciones por segundo, pero pierden su energía de rotación y se ralentizan, emitiendo haces estrechos de partículas. Estas irradian una emisión de radio que pasa periódicamente por la Tierra, creando el efecto de una fuente regularmente pulsante, a menudo en un periodo de un milisegundo.

Con el fin de que 'regrese a la juventud' y de que se acelere de nuevo su rotación, el púlsar puede encontrarse con una estrella ordinaria. Tras agruparse para formar un par o un sistema binario, la estrella de neutrones empieza a tirar de materia de la estrella, formando un disco de acreción caliente alrededor de sí mismo. Más cerca de la estrella de neutrones, el disco gaseoso es desgarrado por el campo magnético de la estrella de neutrones, y la materia es arrojada a ella, formando un 'punto caliente' --la temperatura llega a millones de grados, y el punto irradia en rayos X--. Una estrella de neutrones giratoria puede entonces ser vista como un púlsar de rayos X, mientras que la materia que sigue cayendo en él da un impulso adicional, acelerando la rotación.

Durante miles de años, el 'viejo' púlsar, que ya ha descendido su ralentización a una revolución cada pocos segundos, puede girar miles de veces más rápido de nuevo. Tal momento fue observado por un equipo de astrofísicos de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, conjuntamente con investigadores de Italia y Francia. El púlsar de rayos X conocido como XB091D fue descubierto en las primeras etapas de su 'rejuvenecimiento' y resulta ser el de rotación más lenta de todos los púlsares globulares conocidos hasta la fecha. La estrella de neutrones completa una revolución en 1,2 segundos --más de diez veces más lento que el récord anterior--. Según los científicos, la aceleración del púlsar comenzó hace menos de un millón de años.

El descubrimiento ha sido posible gracias a la utilización de las observaciones recogidas por el observatorio espacial XMM-Newton entre 2000 y 2013 y fueron combinadas por los astrónomos en una base de datos en línea abierta. El acceso a la información ya ha permitido a los científicos de diferentes países descubrir una serie de objetos interesantes previamente inadvertidos. Entre ellos estaba el púlsar XB091D, que también fue observado por otro grupo de astrónomos italianos que publicaron sus resultados hace varios meses. XB091D es sólo el segundo púlsar que se encuentra fuera de la Vía Láctea y sus satélites más cercanos, aunque dos más de estos púlsares se detectaron posteriormente usando el mismo catálogo en línea.

Los resultados del primer análisis completo de la XB091D de rayos X se presentan en un artículo publicado por el investigador Ivan Zolotukhin, de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, y sus co-autores, en la revista 'The Astrophysical Journal'.

"Los detectores de XMM-Newton sólo detectan un fotón de este púlsar cada cinco segundos. Por lo tanto, la búsqueda de púlsares entre los numerosos datos de XMM-Newton se puede comparar con la búsqueda de una aguja en un pajar", dice Ivan Zolotukhin. "De hecho, para este descubrimiento tuvimos que crear completamente nuevas herramientas matemáticas que nos permitieron buscar y extraer la señal periódica --añade--. En teoría, hay muchas aplicaciones para este método".

Sobre la base de un total de 38 observaciones de XMM-Newton, los astrónomos lograron caracterizar el sistema XB091D. El púlsar de rayos X es de aproximadamente un millón de años, el compañero de la estrella de neutrones es una antigua estrella de tamaño moderado (las cuatro quintas partes de la masa del Sol). El sistema binario en sí tiene un período de rotación de 30,5 horas, y la estrella de neutrones gira una vez sobre su eje cada 1,2 segundos. En unos 50.000 años, se acelerará lo suficiente como para convertirse en un púlsar de milisegundos convencional.

Sin embargo, no eran sólo los parámetros orbitales lo que los astrónomos pudieron observar, sino que también fueron capaces de determinar el ambiente alrededor de XB091D. Ivan Zolotukhin y sus compañeros mostraron que XB091D se encontraba en la vecina galaxia de Andrómeda, a 2,5 millones de años luz de distancia, entre las estrellas de la extremadamente densa B091D cúmulo globular, donde en un volumen de sólo 90 años luz de diámetro hay más millones de viejas estrellas débiles.

"En nuestra galaxia, no se observan tales púlsares de rayos X lentos en 150 cúmulos globulares conocidos, debido a que sus núcleos no son grandes y lo suficientemente densos para formar estrellas binarias cercanas a una tasa los suficientemente alta", explica Ivan Zolotukhin. Esto indica que la base del racimo B091D, con una composición extremadamente densa de estrellas en el XB091D es mucho mayor que el de la agrupación de costumbre. Por lo tanto, se trata de un objeto grande y más bien raro. "La densidad de las estrellas aquí, en una región que es de unos 2,5 años luz, es de unos diez millones de veces mayor que en las proximidades del Sol", agrega.

Según los científicos, es la vasta región de estrellas densas súper alta en el cúmulo B091D lo que permitió a una estrella de neutrones capturar un compañero hace aproximadamente un millón de años y comenzar el proceso de aceleración y 'rejuvenecimiento", concluye el investigador.