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El GTC observa un exótico magnetar

Imágenes de una profundidad sin precedentes delimitan el brillo de una peculiar estrella de neutrones, la sexta de su tipo conocida hasta la fecha

El Gran Telescopio CANARIAS (GTC) ha observado una estrella de neutrones fuera de lo común. Clasificada como magnetar, su naturaleza es tan singular como su nombre oficial :SGR 0418+5729. Las observaciones del mayor telescopio del mundo, que alcanzaron una profundidad sin precedentes en el rango óptico para este tipo de objetos, contribuirán a delimitar las propiedades físicas de este cuerpo celeste con campos magnéticos de extrema intensidad.

Representación artística de un magnetar que, tras el agrietamiento de su superficie, libera la energía almacenada en su potente campo magnético. Crédito: Laboratorio de imágenes conceptuales del Centro Goddard para Vuelos Espaciales de la NASA.

Las estrellas de neutrones se forman cuando estrellas masivas, de entre 10 y 50 veces la masa del Sol, explotan como supernovas al final de su vida. Mientras las capas externas de la estrella son lanzadas al espacio, su núcleo se colapsa bajo su propio peso, alcanzando densidades enormes y convirtiéndose así en una estrella de neutrones. La densidad es tan alta que “estos cadáveres estelares concentran una masa comparable a la del Sol dentro de una esfera de apenas 30 kilómetros de diámetro, el espacio ocupado por una gran ciudad”, destaca Paolo Esposito, el investigador del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia que ha liderado el estudio.

Entre este tipo de estrellas destacan los magnetares -nombre obtenido a partir de las palabras en inglés magnet y star-, de los que hasta la fecha se conocen solamente seis. “Los magnetares poseen un campo magnético mil veces más fuerte que las estrellas de neutrones ordinarias, y millones de veces mayor que el campo más intenso que se pueda recrear en un laboratorio terrestre. De hecho, son los imanes más potentes del Universo”, explica Paolo Esposito.

Debido a su actividad magnética, en estas estrellas se producen fracturas en la corteza exterior que dejan escapar fugaces e intensos estallidos de luz, en su mayoría en forma de rayos gamma de baja energía. Estos potentes destellos fueron el rastro seguido por el GTC.

Rastros del Universo violento

Los magnetares han sido generalmente estudiados a partir de sus brillantes emisiones en rayos X, pero se conoce muy poco acerca de sus características en longitudes de onda ópticas. Tras la detección de una serie de explosiones de SGR 0418+5729 por parte de los satélites de la NASA Fermi y Swift, el equipo de investigadores solicitó al GTC una observación óptica profunda del objeto.

La ocasión para observarlo llegaría el pasado15 de septiembre, cuando el objeto era aún muy luminoso en rayos X. La emisión fue tan débil en el rango óptico que ni siquiera el instrumento OSIRIS, acoplado al mayor telescopio del mundo, fue capaz de capturarla. Sin embargo, la observación permitió a los astrónomos establecer la imagen óptica más profunda de las obtenidas hasta ahora para este tipo de fuente.

Según el investigador italiano, las observaciones con GTC son “clave en la comprensión de cómo y dónde se produce la radiación emitida por los magnetares, y ayudará a aclarar aspectos básicos de la física de campos magnéticos ultra-fuertes”.

La imagen del GTC sobre este último miembro de la familia de los magnetares añade una nueva pieza a la todavía escasa pero creciente base de datos de observaciones ópticas e infrarrojas sobre estos peculiares y violentos cuerpos celestes. De acuerdo con los investigadores, este tipo de estudios amplía las oportunidades de explorar toda una gama de objetos con actividad en altas energías.

El equipo que ha participado en el análisis de esta exótica estrella está conformado por científicos de Italia, España, Francia y Reino Unido. Sus resultados aparecerán esta semana en una prestigiosa publicación de la Royal Astronomical Society.

Fuente: IAC. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Se revela identidad de una enigmática estrella

Cassiopeia A, resto de supernova entre las más recientes en nuestra galaxia que ha desconcertado a los astrónomos desde hace mucho tiempo, es probable que sea un tipo de estrella densa que se conoce como estrella de neutrones con atmósfera de carbono, según se ha hallado en un nuevo estudio

Se cree que Cassiopeia A, un resto de la explosión de una estrella que en un tiempo fue muy brillante, tiene apenas 330 años, en base en las observaciones de las constelaciones en las que está ubicada que hizo el primer Astrónomo Real Británico, John Flamsteed, en 1680.

Una imagen del Observatorio Chandra de rayos X de los restos de supernova Cassiopeia A, con el dibujo de la estrella de neutrones en el centro de ellos. El descubrimiento de una atmósfera de carbono en esta estrella de neutrones resuelve un misterio de diez años en torno a este objeto. Crédito: NASA / CXC / Southampton / W.Ho; NASA / CXC / M.Weiss

Los astrónomos recién obtuvieron en 1999 su primer vistazo real de cerca del núcleo del remanente, que está a 11 000 años luz de distancia, cuando el observatorio espacial handra de Rayos-X tomó imagen de la estrella colapsada.

“Antes de esto se pensaba que era probable que hubiese una estrella de neutrones o un agujero negro en el centro de este objeto, pero no era seguro: nadie lo había visto”, dijo Craig Heinke de la Universidad de Alberta en Canadá, coautor del nuevo estudio. Con Chandra “realmente fuimos capaces de captar algo en el centro”.

Pero aun tenindo esta nueva visión, más cercana, del objeto, los astrónomos siguen desconcertados: “Las propiedades de este objeto eran un tanto extrañas”, dijo Heinke.

Propiedades desconcertantes

En particular, el espectro de la estrella —la cantidad de energía que irradia en cada longitud de onda lumínica— implica que el radio de la estrella es demasiado pequeño para ser una estrella de neutrones (sólo tiene 0,2 km de radio, en lugar de los 20 km convalidados), o que la emisión de alta energía que observamos en ella llega desde puntos calientes en la superficie, en lugar de desde toda la superficie. Pero la radiación desde un punto caliente debería tener el aspecto de un pulso, ya que la estrella rota, pero no se observaron pulsos en la radiación de este estrella. La estrella también tiene un campo magnético débil, lo que hace improbable que se presente un comportamiento pulsante.

Como una estrella pulsante con superficie de puntos calientes parecía fuera de la ecuación, Heinke y su colega Wynn Ho, de la Universidad de Southampton en el Reino Unido, procuraron encontrar una forma de atacar el problema del tamaño.

Para esto, añadieron atmósfera al modelo de la estrella. Primero probaron una atmósfera de hidrógeno, porque se pensaba que en el campo gravitatorio extremo de una estrella de neutrones, la estrella se estratificaría rápidamente en capas, con los elementos más pesados relegados en el interior y los más ligeros en la capa más externa. El hidrógeno, por supuesto, es el elemento más liviano.

La atmósfera de hidrógeno llevaba el tamaño de la estrella a un radio de 4 km, una situación mejor, pero seguía siendo demasiado grande. El intento con una atmósfera de helio «ayudó, pero no mucho», dijo Heinke.

El siguiente de la lista era el carbono y, con seguridad, éste dio el radio en los modelos «del estadio correcto para estrellas de neutrones”, dijo Heinke.

Pero esto les deja otro interrogante a los investigadores: ¿Cómo terminó esta estrella con una atmósfera hecha por completo de carbono?

Atmósfera de carbono

Aquí es donde juega la poca edad de la estrella.

«Esta es la estrella de neutrones más reciente que hemos observado jamás», dijo Heinke. «El hecho de que sea tan joven siginifica que ha sido muy, muy caliente, la más reciente de las estrellas de neutrones”.

En este caso «caliente» significa temperaturas por encima de los 1.000 millones de grados Kelvin (2.000 millones de grados Fahrenheit). Ho y Heinke piensan que la estrella «realmente pudo producir fusión nuclear en su superficie y quemar el hidrógeno y el helio para crear carbono», explicó Heinke. (El hidrógeno y el helio proceden de una continua lluvia cayendo sobre la superficie de la estrella, procedente de los restos de la supernova).

Al envejecer la estrella, se enfriará sustancialmente, y por fin dejará de quemar hidrógeno y helio para formar carbono y desarrollará una atmósfera de hidrógeno, dijo Heinke.

Él y Ho planean probar este modelo en otras estrellas jóvenes de neutrones conocidas para ver cuan bien se sostiene [el modelo]. Sus descubrimiento se detallan en el ejemplar del 5 de noviembre de la revista Nature.

Fuente: Space. Aportado por Eduardo J. Carletti

El Telescopio Fermi encuentra una nueva clase de púlsar

El Telescopio Fermi de la NASA revela una población de púlsares de rayos gamma que no emiten en radio

Una nueva clase de púlsar, detectada por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, está resolviendo el misterio de fuentes de rayos gamma previamente no identificadas, ayudando a los científicos a entender el mecanismo que hay detrás de las emisiones de púlsares.

Un estudio que fue publicado en Science Express describe 16 púlsares descubiertos por Fermi basándose en sus emisiones pulsantes de rayos gamma de alta energía. Un púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente, el núcleo denso que queda después de una explosión de supernova.

La mayoría de los 1.800 púlsares conocidos fueron detectados a través de sus emisiones periódicas en radio.

«Se trata de los primeros púlsares detectados sólo en rayos gamma, y ya hemos encontrado 16, afirma el coautor del artículo Robert Johnson.

«Antes de esto ya se sospechaba de la existencia de una amplia población de púlsares que no emiten en radio, pero hasta que no se lanzó Fermi, sólo se conocía un púlsar silencioso en radio, y fue detectado inicialmente en rayos X».

Fuente: UC Santa Cruz. Aportado por Eduardo J. Carletti

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