Un púlsar es una estrella muerta, con un fortísimo magnetismo y de rotación rápida, que emite un haz de radiación electromagnética hacia el espacio. A medida que gira, este haz cruza el cosmos (igual que el haz de un faro) y es detectado por la comunidad astronómica cuando se cruza con la línea de visión que vemos desde la Tierra. Esto hace que, visto desde nuestro planeta, el astro emita pulsos.
PSR J1023+0038, o J1023 para abreviar, es un tipo especial de púlsar con un comportamiento extraño. Situado a unos 4500 años-luz de distancia, en la constelación del Sextante, orbita de cerca a otra estrella. Durante la última década, el púlsar ha estado sustrayendo activamente material de esta compañera. Este material se ha ido acumulando en un disco alrededor del púlsar y va cayendo lentamente hacia él.
Desde que comenzó este proceso de acumulación de materia, prácticamente desapareció el haz de luz y el púlsar comenzó a cambiar de forma intermitente entre dos modos. En el modo «alto», el púlsar emite rayos X brillantes, luz ultravioleta y luz visible, mientras que en el modo «bajo» es más tenue en estas frecuencias y emite más ondas de radio. El púlsar puede permanecer en cada modo durante varios segundos o minutos, y luego cambiar al otro modo en solo unos segundos. Estos cambios han desconcertado a la comunidad astronómica, hasta ahora.
Tras una importante campaña de observación que involucró a 12 telescopios, tanto terrestres como espaciales, incluidas tres instalaciones del Observatorio Europeo Austral (ESO), un equipo de astrónomos y astrónomas ha descubierto el origen del extraño comportamiento de ese púlsar. Se desconocía qué provocaba estas rápidas variaciones. Ahora se ha descubierto que las responsables de estos súbitos cambios son las eyecciones repentinas de materia del púlsar en períodos muy cortos.
«Hemos sido testigos de eventos cósmicos extraordinarios donde enormes cantidades de materia, similares a balas de cañón cósmicas, se lanzan al espacio en un lapso de tiempo muy breve, de decenas de segundos, desde un objeto celeste pequeño y denso que gira a velocidades increíblemente altas», declara María Cristina Baglio, investigadora de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos, con filiación en el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) y autora principal del nuevo estudio.
«Nuestra campaña de observación sin precedentes, desarrollada para comprender el comportamiento de este púlsar, involucró a una docena de telescopios terrestres y espaciales de vanguardia», afirma Francesco Coti Zelati, coautor del nuevo estudio e investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE), adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España.
La campaña incluyó al VLT (Very Large Telescope) del ESO y al NTT (New Technology Telescope) del ESO, que detectaron luz visible y del infrarrojo cercano, así como al ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), que depende de una organización integrada por el ESO u otras entidades.
Durante dos noches, en junio de 2021, observaron que el sistema realiza más de 280 cambios entre sus modos alto y bajo.
«Hemos descubierto que el cambio de modo proviene de una intrincada interacción entre el viento del púlsar, un flujo de partículas de alta energía que se alejan del púlsar y la materia que fluye hacia el púlsar», revela Coti Zelati.
En el modo bajo, la materia que fluye hacia el púlsar es expulsada en forma de estrecho chorro, perpendicular al disco. Poco a poco, esta materia se acumula cada vez más cerca del púlsar y, a medida que esto sucede, es azotada por los vientos que soplan desde la estrella pulsante, haciendo que la materia se caliente. Eso hace que el sistema pase al modo alto, brillando intensamente en rayos X, ultravioleta y luz visible. Finalmente, estas masas de materia caliente son eliminadas por el púlsar a través del chorro. Con menos materia caliente en el disco, el sistema brilla de forma menos intensa, volviendo al modo bajo.
Si bien este descubrimiento ha desvelado el misterio del extraño comportamiento de J1023, la comunidad astronómica aún tiene mucho que aprender del estudio de este sistema único, y los telescopios del ESO continuarán ayudando para observar este peculiar púlsar. En particular, el ELT (Extremely Large Telescope) del ESO, actualmente en construcción en Chile, ofrecerá una visión sin precedentes de los mecanismos de conmutación de J1023. «El ELT nos permitirá obtener información clave sobre cómo la abundancia, distribución, dinámica y energía de la materia entrante alrededor del púlsar se ven afectadas por el comportamiento de cambio de modo», concluye Sergio Campana, Director de Investigación del Observatorio INAF Brera y coautor del estudio.
El estudio se titula “Matter ejections behind the highs and lows of the transitional millisecond pulsar PSR J1023+0038”. Y se ha publicado en la revista académica Astronomy & Astrophysics.
En el estudio también han trabajado, entre otras instituciones, el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados, la Universidad de Barcelona, el Instituto de Astrofísica de Canarias en Tenerife y la Universidad de La Laguna en Tenerife, de España. (Fuente: ESO. CC BY 4.0)
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