Sorpresas en la nebulosa del Cangrejo

Los datos combinados de varios satélites de la NASA ha asombrado a los astrónomos al revelar los cambios inesperados en la emisión de rayos X de la Nebulosa del Cangrejo, considerada la fuente de alta energía más constante en el cielo.
“Durante 40 años, la mayoría de los astrónomos han considerado el cangrejo como una candela estándar”, dijo Colleen Wilson-Hodge, astrofísico de la NASA Marshall Space Flight Center en Huntsville, Alabama, quien presentó los resultados hoy en la reunión de la American Astronomical Society en Seattle. “Ahora, por primera vez, estamos viendo claramente en qué medida nuestra parpadea esa candela.”

La Nebulosa del Cangrejo son el restos de una estrella que explotó y cuya luz llegó a la Tierra en 1054. Es uno de los objetos más estudiados del cielo. En el corazón de una nube de gas en expansión se encuentra lo que queda del núcleo de la estrella original, una estrella de neutrones superdensa que gira 30 veces por segundo. Se cree que todas las emisiones de alta energía de esta nebulosa son el resultado de los procesos físicos que aprovechan esta rápida rotación.

Durante décadas, los astrónomos han considerado estas emisiones tan estables que se han utilizado para calibrar los instrumentos a bordo de diversas sondas espaciales. También se suelen describir estas emisiones como “millicrabs,” una unidad derivada de la producción de la nebulosa.

“La Nebulosa del Cangrejo es una piedra angular de la astrofísica de alta energía,” dijo el miembro del equipo Mike Cherry, perteneciente a la Louisiana State University en Baton Rouge, Luisiana, “y este estudio nos muestra que nuestras ideas anteriores estaban ligeramente desviadas.” La historia se desarrolló en Cherry y Gary, también el LSU, notó por primera vez un oscurecimiento en las observaciones de los Estallidos de Rayos Gamma en el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA.

Posteriormente, el equipo analizó las observaciones realizadas por el GBM entre agosto de 2008 y julio de 2010 y descubrió un oscurecimiento inesperado pero constante de varios puntos porcentuales en cuatro diferentes mediciones de rayos X, de 12.000 a 500.000 electronvoltios (eV). En comparación, la luz visible tiene energías entre 2 y 3 eV.

Con la constancia aparente del Cangrejo bien establecida, los científicos tenían cuanto necesitaban para probar que el oscurecimiento real y no un problema fundamental asociado a la membrana basal de los aparatos de medición. “Si sólo un instrumento del satélite habría informado de esto, nadie lo habría creído”, dijo Wilson-Hodge.

Así que el equipo reunió los datos de todas las observatorios  de rayos X realizadas en órbita: los satélites  Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) de la y Swift de la NASA y el European Space Agency’s International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL).  Los resultados confirman una disminución de la intensidad de alrededor del 7 por ciento a energías de entre 15.000 a 50.000 eV en dos años. También muestran que el Cangrejo ha reducido su brillo hasta un 3,5 por ciento al año desde 1999.

Ahora, los astrónomos tendrán que encontrar nuevas maneras de calibrar los instrumentos de vuelo y explorar los posibles efectos tras estas conclusiones. Un artículo sobre los resultados aparecerán en el número del 1 de febrero de la revista The Astrophysical Journal Letters.

Otro instrumento de Fermi, el Telescopio de Gran Área, ha detectado brotes de rayos gamma sin precedentes de la Nebulosa del Cangrejo, que muestra que también es sorprendentemente variable a energías mucho más altas. Un estudio de estos acontecimientos fue publicada el jueves, 6 de enero en Science Express.

El poder de la nebulosa proviene de la estrella de neutrones central, que es también un pulsar que emite regulares y rápidas emisiones de rayos X y radio. Esta muestra de emisión pulsada no muestra cambios asociados con la disminución, por lo que la causa no puede ser la fuente. En cambio, los investigadores sospechan que los cambios en la nebulosa ocurren a largo plazo, probablemente en el centro de la nebulosa, pero serán necesarias observaciones con telescopios futuros serán para saberlo con seguridad.

Esta región está dominada por cuatro estructuras de alta energía: rayos X que emiten chorros, un flujo de partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz, llamado “viento púlsar”, un disco de acumulación de partículas donde el viento termina y un frente de choque donde el viento frena bruscamente.

“Este entorno está dominado por el campo magnético del púlsar, que sospechamos que se organiza precariamente”, dijo Roger Blandford, quien dirige el Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología, ubicado en el Departamento de Energía de SLAC National Accelerator Laboratory y la Universidad de Stanford. “Los cambios de rayos X puede implicar alguna reorganización del campo magnético, pero cuando esto ocurre es un misterio.”

La Nebulosa del Cangrejo es un remanente de supernova situada 6.500 años luz de distancia en la constelación de Tauro.

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Autor: Lynn Chandler & Janet Anderson

Enlace original: NASA Satellites Find High-Energy Surprises in ‘Constant’ Crab Nebula