Más acerca de las fuentes de rayos gamma extremos

Nuestra Vía Láctea está llena de los restos aún chisporroteantes de estrellas que explotaron.

Cuando las estrellas más masivas explotan como supernovas, no se desvanecen en la noche, sino que a veces brillan ferozmente en forma de rayos gamma de alta energía. ¿Qué mantiene energetizados estos restos estelares?

El Nuclear Spectroscopic Telescope Array o NuSTAR, de la NASA está ayudando a desentrañar el misterio. El observatorio de rayos X de alta energía fue capaz de mirar a un sitio en particular dónde se generan estos rayos gamma de gran alcance y confirmar su fuente: Algo que gira, una estrella muerta llamada pulsar. Los púlsares son uno de varios tipos de remanentes estelares que quedan cuando las estrellas explotan en forma de supernovas.

Esta no es la primera vez que se han descubierto púlsares detrás de rayos gamma intensos, pero NuSTAR ha ayudado en un caso que fue más difícil de resolver debido a la distancia del objeto en cuestión. NuSTAR auna al Observatorio de la NASA de rayos X Chandra, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, y ​​el Sistema Estereoscópico de Alta Energía (HESS) en Namibia, cada uno con sus propias fortalezas únicas, para comprender mejor la evolución de estas estrellas muertas no tan pacíficos.

“La energía de este cadáver de estrella es suficiente para abastecer los rayos gamma que estamos viendo“, dijo Eric Gotthelf de la Universidad de Columbia, Nueva York. Gotthelf explicó que mientras que los púlsares están a menudo detrás de estos rayos gamma en nuestra galaxia, otras fuentes pueden ser las capas exteriores de los remanentes de supernova, rayos X de estrellas binarias o regiones de formación estelar. Gotthelf es el autor principal de un nuevo artículo que describe los hallazgos en la revista Astrophysical Journal

En los últimos años, el experimento HESS del Instituto Max-Planck  ha identificado más de 80 increíblemente poderosos lugares con rayos gamma, llamados fuentes de rayos gamma de alta energía, en nuestra Vía Láctea. La mayoría de éstos han sido asociados con explosiones de supernovas anteriores, pero en muchos, la principal fuente sigue siendo desconocida.

La fuente de rayos gamma identificada en este nuevo estudio, llamado HESS J1640-465, es uno de las más luminosas descubierta hasta ahora. Ya se sabe que están relacionados con un remanente de supernova, pero la fuente de su poder no estaba clara. Aunque los datos de Chandra y del telescopio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea dieron a entender que la fuente de energía era un pulsar,  nubes de gas bloqueaban la vista, por lo que era difícil de ver.

NuSTAR complementa a Chandra y al XMM-Newton con su capacidad para detectar rayos gama de alta energía más de lo que pueden los rayos X, de hecho, penetra a través de este gas. Además, el telescopio NuSTAR puede medir pulsaciones de rayos X rápidas con precisión fina. En este caso particular, NuSTAR fue capaz de capturar los rayos X de alta energía que vienen en pulsos regulares de ritmo rápido de HESS J1640-465. Estos datos llevaron al descubrimiento de PSR J1640-4631, un pulsar que gira cinco veces por segundo y fuente de energía tanto de los rayos X de alta energía como de los rayos gamma.

¿Cómo produce el púlsar estos rayos de alta energía? Fuertes campos magnéticos del púlsar generan poderosos campos eléctricos que aceleran partículas cargadas cerca de la superficie a una velocidad increíble cercana a la de la luz. Las partículas tienen un movimiento rápido e  interactúan después con los campos magnéticos para producir los potentes haces de rayos gamma de alta energía y rayos-X.

“El descubrimiento de un motor de pulsar alimentando a HESS J1640-465 permite a los astrónomos probar modelos de física subyacente que resultan en las energías extraordinarias generadas por las fuentes de estos raros rayos gamma“, dijo Gotthelf.

“Tal vez otras fuentes de rayos gamma luminosas albergan púlsares que no podemos detectar”, dice Victoria Kaspi de la Universidad McGill, en Montreal, Canadá,  co-autora del estudio. “Con NuSTAR, se puede ser capaz de encontrar los púlsares más ocultos.”

Los nuevos datos también permitieron a los astrónomos medir la velocidad a la que el púlsar se desacelera, o gira hacia decaimiento (unos 30 microsegundos por año), así como la forma en que este tipo de desaceleración varía con el tiempo. Las respuestas ayudarán a los investigadores a comprender cómo estos remanentes se conviertenen la fuente de dicha radiación extrema en nuestra galaxia.