Descubren el extraño comportamiento de un púlsar

Con una notable campaña de observación que involucró a 12 telescopios tanto en tierra como en el espacio, incluidas tres instalaciones del Observatorio Europeo Austral (ESO), los astrónomos han descubierto el extraño comportamiento de un púlsar, una estrella muerta que gira súper rápido. Se sabe que este misterioso objeto cambia entre dos modos de brillo casi constantemente, algo que hasta ahora ha sido un enigma. Pero los astrónomos ahora han descubierto que las eyecciones repentinas de materia del púlsar en períodos muy cortos son responsables de los interruptores peculiares.

"Hemos sido testigos de eventos cósmicos extraordinarios donde enormes cantidades de materia, similares a las 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", dice Maria Cristina Baglio, investigadora de la Universidad de Nueva York Abu Dhabi, afiliada al Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) y la autora principal del artículo publicado en Astronomy & Astrophysics.

Un púlsar es una estrella muerta, magnética y de rotación rápida que emite un haz de radiación electromagnética al espacio. A medida que gira, este rayo barre a través del cosmos, al igual que un rayo de faro que escanea sus alrededores, y es detectado por los astrónomos a medida que cruza la línea de visión con la Tierra. Esto hace que la estrella parezca pulsar en brillo como se ve desde nuestro planeta.

PSR J1023 + 0038, o J1023 para abreviar, es un tipo especial de púlsar con un comportamiento extraño. Situado a unos 4.500 años luz de distancia en la constelación de Sextans, orbita de cerca otra estrella. Durante la última década, el púlsar ha estado extrayendo activamente materia de este compañero, que se acumula en un disco alrededor del púlsar y cae lentamente hacia él.

Desde que comenzó este proceso de acumulación de materia, el haz de barrido prácticamente desapareció y el púlsar comenzó a cambiar incesantemente entre dos modos. En el modo "alto", el púlsar emite rayos X brillantes, luz ultravioleta y 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. Este cambio hasta ahora ha desconcertado a los astrónomos.

"Nuestra campaña de observación sin precedentes para comprender el comportamiento de este púlsar involucró una docena de telescopios terrestres y espaciales de vanguardia", dice Francesco Coti Zelati, investigador del Instituto de Ciencias Espaciales de Barcelona, España, y coautor principal del artículo. La campaña incluyó el Very Large Telescope (VLT) de ESO y el New Technology Telescope (NTT) de ESO, que detectaron luz visible e infrarroja cercana, así como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en el que ESO es socio. 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", dice Coti Zelati, quien también está afiliado a INAF.

En el modo bajo, la materia que fluye hacia el púlsar es expulsada en un chorro estrecho perpendicular al disco. Poco a poco, esta materia se acumula cada vez más cerca del púlsar y, a medida que esto sucede, es golpeada por el viento que sopla desde la estrella pulsante, haciendo que la materia se caliente. El sistema está ahora en un modo alto, brillando intensamente en los rayos X, ultravioleta y luz visible. Eventualmente, las manchas de esta materia caliente son eliminadas por el púlsar a través del chorro. Con menos materia caliente en el disco, el sistema brilla menos intensamente, volviendo al modo bajo.