25/Ene/09

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Nueva imagen para las estrellas de giro rápido

Los astrónomos han sospechado desde que descubrieron las púlsares que estos pulsos sólo dan una leve pista del verdadero poder de estas dínamos cósmicas.

Desde su descubrimiento hace 40 años, las púlsares ­con núcleos aplastados que giran rápidamente y muy magnetizados, restos de estrellas que explotaron, han sido detectadas en gran parte por medio de las señales de radio emitidas por sus chorros de luz como rayos de faros. Pero los astrónomos han sospechado que estos pulsos dan sólo una leve pista del verdadero poder de estas dínamos cósmicas.

Con el lanzamiento del telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA (antes GLAST) en junio del año pasado, los científicos por fin están obteniendo un vistazo de los poderosos núcleos de estas bestias estelares. En sus primeros cuatro meses de operación, Fermi detectó más de tres docenas de púlsares, doce de las cuales eran nuevas púlsares de sólo rayos gamma.

"Sabemos de 1.800 púlsares, pero hasta Fermi sólo vimos pequeños rastros de energía de apenas un puñado de ellas", dijo el astrónomo de púlsares Roger Romani de la Universidad Stanford en California. "Ahora, en docenas de púlsares, estamos viendo el verdadero poder de estas máquinas".

Los astrónomos descubren ahora que algunos estallidos de púlsares son generados lejos de la superficie de la estrella.

Las púlsares aisladas disminuyen la velocidad de su giro gradualmente,
pero ocurre lo contrario si la púlsar está unida a una estrella compañera como parte de un sistema binario.
El gas acumulado de la estrella puede forzar a la púlsar a girar más rápido,
resultando en períodos de rotación de apenas unas milésimas de segundo.

Romani y sus colegas presentaron las conclusiones Fermi a principios de este mes en la reunión anual de la American Astronomical Society en Long Beach, California. Romani dijo que era sólo la "primera ola de descubrimientos", y que darán inicio a "una nueva era de física de púlsares de alta energía".

Rayos que giran

Las púlsares (por "estrella pulsante") fueron descubiertas en 1967 por Jocelyn Bell Burnell y Anthony Hewish. Los astrónomos quedaron perplejos por las increíblemente regulares emisiones de radio que detectaron; primero pensaron que podían ser transmisiones de civilizaciones extraterrestres.

Más tarde, los astrónomos determinaron que las púlsares eran en realidad estrellas de neutrones que giraban rápidamente, los núcleos aplastados, sumamente densos y pesados, que quedaban cuando una estrella enorme estallaba.

Se piensa que las pulsantes señales de radio desde las estrellas son causadas por haces angostos y como luces de faro que emanan desde los polos magnéticos de las estrellas. Si el eje de giro de una estrella no se alinea exactamente con sus polos magnéticos, estos haces barren todo el cielo. Las pulsaciones se pueden repetir cada milésima de segundo a segundos.

Si ocurre que uno de esos haces pasa en dirección de la Tierra, los astrónomos pueden detectar la señal con radiotelescopios. Por desgracia, eso hace automáticamente parcial cualquier censo de púlsares porque no se pueden contar las púlsares que no envían sus haces en nuestra dirección.

"Eso ha desvirtuado nuestro conocimiento de las estrellas de neutrones durante 40 años", dijo Romani.

Y mientras los haces de radio son fáciles de detectar, suman apenas una diminuta fracción (unas pocas partes en un millón) del poder total de una púlsar. Los rayos gamma, por otro lado, suman el 10% o más. Allí es donde Fermi entra.

"Por primera vez, Fermi nos está brindando una mirada independiente de lo que hacen las estrellas pesadas", dijo Romani.

Revisiones de rayos gamma

Los intensos campos eléctricos y magnéticos, y el rápido giro de una púlsar aceleran las partículas hasta cerca de la velocidad de la luz. Los rayos gamma permiten a los astrónomos vislumbrar el corazón de este acelerador de partículas.

Las observaciones Fermi de rayos gamma en nuevas y antes conocidas púlsares están forzando a los astrónomos a cambiar su imagen de cómo funcionan estos aceleradores de partículas y cómo se emiten los rayos gamma.

"Solíamos pensar que los rayos gamma aparecían cerca de la superficie de la estrella de neutrones desde el casquete polar, donde se forman los haces de radio", dijo la astrofísica Alice Harding del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Ayudó a presentar las conclusiones. "Las nuevas púlsares de sólo rayos gamma pusieron esa idea a descansar".

La imagen que ahora está apareciendo es una de rayos gamma pulsantes que surgen por encima de la estrella de neutrones. Para la púlsar Vela, la fuente de rayos gamma más persistente y brillante en el cielo, se piensa que la región de emisión está aproximadamente a 300 millas de la estrella, que tiene un diámetro de sólo 20 millas.

Las partículas producen los rayos gamma a medida que aceleran a lo largo de arcos del campo magnético abierto de la púlsar. Este modelo significa que los rayos gamma serían lanzados ampliamente a través del cielo, no en un rayo angosto como las señales de radio.

Esta conclusión "pone el clavo en el ataúd del modelo clásico de casquete polar", dijo Romani.

Todavía hay algún debate respecto a si la emisión de rayos gamma empieza muy alto sobre la estrella o desde la superficie de la estrella y emana hacia afuera.

"Hasta ahora, las observaciones Fermi hasta la fecha no pueden distinguir cuál de estos modelos es el correcto", dijo Harding.

Púlsares de milisegundos

Fermi también recogió pulsantes rayos gamma de siete "púlsares de milisegundo", así llamados porque giran entre 100 y 1.000 veces por segundo.

Estos cuerpos rotatorios rápidos, incluso según los estándares de las púlsares, se mueven a una velocidad de hasta una décima de la velocidad de la luz.

Mucho más viejas que las púlsares "normales" como la púlsar Vela, estos demonios de la velocidad parecen violar las reglas, porque las púlsares tienden a disminuir su velocidad de rotación a medida que envejecen (CTA 1, una púlsar de 10.000 años de edad, que el equipo de Fermi anunció en octubre, disminuye su velocidad alrededor de un segundo cada 87.000 años).

Las púlsares de milisegundo parecen ganar un segundo término de vida porque residen en sistemas estelares binarios. Cuando su estrella compañera envejece y se expande, lo hace hasta el punto donde la púlsar puede empezar a succionar el material, formando un disco de acreción. El disco de acreción tiene fuerza que acelera la púlsar, permitiéndole rotar "a esta furiosa velocidad durante aproximadamente mil millones años más", dijo Harding.

Estos descubrimientos probablemente sean sólo el origen de lo que Fermi encontrará en términos de púlsares cercanas, dijo Harding. "Estaremos descubriendo mucho más, probablemente".

Fuente: Space. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard