Tuesday, March 24, 2009

Los viejos pulsares todávía nos enseñan nuevos trucos

La súper-sensibilidad del observatorio de Rayos X de la ESA XMM-Newton ha mostrado que la teoría predominante de cómo los cadáveres estelares, conocidos como púlsares, generan sus rayos X necesita ser revisada. En particular, la energía necesaria para generar los puntos calientes polares de un millón de grados vistos en estrellas de neutrones que se enfrían puede venir predominantemente del interior del púlsar, no del exterior. Hace treinta y nueve años, los astrónomos de Cambridge Jocelyn Bell-Burnell y Anthony Hewish descubrieron los púlsares. Estos objetos celestiales son los núcleos giratorios fuertemente magnetizados de estrellas muertas, cada uno de sólo 20 Km. de diámetro pero conteniendo aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol. Incluso hoy, desconciertan a astrónomos de todo el mundo. 'La teoría de cómo los púlsares emiten su radiación está todavía en su infancia, incluso tras casi cuarenta años de trabajo', dice Werner Becker, del Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre en Garching, Alemania. Hay muchos modelos pero no una teoría aceptada. Ahora, gracias a nuevas observaciones del XMM-Newton, Becker y sus colegas pueden haber encontrado una pieza crucial del puzzle que ayudará a los teóricos a explicar por qué las estrellas de neutrones que se enfrían tienen puntos calientes en sus regiones polares. Las estrellas de neutrones se forman con temperaturas de más de un billón (1012 K) de grados durante el colapso de estrellas masivas. Tan pronto como nacen comienzan a enfriarse. El cómo se enfrían puede depender de las propiedades físicas de la materia en su interior. Observaciones con satélites anteriores de rayos X han mostrado que los rayos X de las estrellas de neutrones en enfriamiento vienen de tres regiones del púlsar. En primer lugar, toda la superficie es tan caliente que emite rayos X. En segundo lugar, hay partículas cargadas en los alrededores magnéticos del púlsar que también emiten rayos X mientras se mueven hacia afuera, a lo largo de las líneas del campo magnético. En tercer lugar, y crucial para esta última investigación, los púlsares más jóvenes muestran puntos calientes de rayos X en sus polos. Hasta ahora, los astrónomos creían que las zonas calientes se producen cuando las partículas cargadas colisionan con la superficie del púlsar en los polos. Sin embargo, los últimos resultados del XMM-Newton han puesto en duda esta creencia.
El XMM-Newton capturó detalladas vistas de la emisión de rayos X de 5 púlsares, cada uno de los cuales tenía varios millones de años de antigüedad. 'Ningún otro satélite de rayos X puede hacer este trabajo. Sólo el XMM-Newton es capaz de observar detalles de su emisión de rayos X', dice Becker. Él y sus colaboradores no hallaron evidencia de emisión de superficie, ni puntos calientes polares, aunque vieron emisión de las partículas que se movían en el exterior. La carencia de emisión de superficie no es una sorpresa. En los varios millones de años desde su nacimiento, estos púlsares se han enfriado desde los billones de grados a mucho menos de 500 000 grados Celsius, lo que significa que su emisión superficial de rayos X se ha desvanecido de la vista. Sin embargo, la carencia de los puntos calientes polares en viejos púlsares es una gran sorpresa y muestra que el calentamiento de las regiones polares de la superficie por el bombardeo de partículas no es lo bastante eficiente para producir un componente termal de rayos X significativo. 'En el caso del púlsar de tres millones de años PSR B1929+10 la contribución de cualquier región polar calentada es menos del siete por ciento del flujo total de rayos X detectado', dice Becker. Parece que la creencia convencional no es la única forma de afrontar el problema. Una teoría alternativa es que el calor atrapado en el púlsar desde su nacimiento será guiado a los polos por el intenso campo magnético del interior del púlsar. Esto es por que el calor es transportado sobre electrones, que están cargados eléctricamente y por tanto serán orientados por los campos magnéticos. Esto significa que los puntos calientes polares en los púlsares más jóvenes son producidos predominantemente a partir del calor del interior del púlsar, más que a partir de la colisión de partículas desde el exterior del púlsar. Ellas por tanto desaparecerán de la vista de la misma forma que la emisión de la superficie. 'Esta teoría está todavía bajo discusión pero está mucho más apoyada por las nuevas observaciones del XMM-Newton', dice Becker. Casi cuarenta años después del descubrimiento de los púlsares, parece que los viejos púlsares todavía tienen nuevos trucos que enseñar a los astrónomos.
Referencia: 'Un estudio multi-longitud de onda del Púlsar PSR B1929+10 y su rastro de rayos X' de Werner Becker et al., publicado en The Astrophysical Journal el 10 de Julio de 2006 (vol. 645, pp 1421).

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