Sociedad

La misión NICER desconcierta a los expertos en estrellas

11/may/18 13:10 PM
eldia.es
NASA'S GODDARD SPACE FLIGHT CENT

MADRID 11 (EUROPA PRESS)

La misión NICER de la NASA ha revelado dos estrellas que giran una alrededor de la otra cada 38 minutos, el período orbital más corto conocido para una determinada clase de sistema binario de pulsar.

Una de las estrellas en el sistema, llamada IGR J17062-6143 (J17062, para abreviar), es una estrella superdensa de giro rápido llamada púlsar.

Los datos de NICER también muestran que las estrellas de J17062 están a solo unos 300,000 kilómetros de distancia, menos que la distancia entre la Tierra y la Luna. Basado en el vertiginoso período orbital y la separación, los científicos involucrados en un nuevo estudio del sistema creen que la segunda estrella es una enana blanca pobre en hidrógeno.

"No es posible que una estrella rica en hidrógeno, como nuestro Sol, sea la compañera del púlsar", dijo Tod Strohmayer, astrofísico de Goddard y autor principal del artículo. "No se puede colocar una estrella así en una órbita tan pequeña".

Una observación anterior de 20 minutos realizada por el Rossi X-Ray Timing Explorer (RXTE) en 2008 solo fue capaz de establecer un límite inferior para el período orbital de J17062. NICER, que se instaló a bordo de la Estación Espacial Internacional en junio pasado, ha podido observar el sistema durante períodos de tiempo mucho más largos.

En agosto, el instrumento se centró en J17062 durante más de siete horas durante 5,3 días. Combinando observaciones adicionales en octubre y noviembre, el equipo científico pudo confirmar el período orbital récord para un sistema binario que contiene lo que los astrónomos llaman un pulsar de rayos X de milisegundos en proceso de acreción (AMXP).

Cuando una estrella masiva se convierte en supernova, su núcleo colapsa en un agujero negro o una estrella de neutrones, que es pequeña y superdensa, del tamaño de una ciudad pero que contiene más masa que el Sol. Las estrellas de neutrones están tan calientes que la luz que irradian pasa al rojo vivo, al rojo vivo, al calor de los rayos ultravioleta y entra en la porción de rayos X del espectro electromagnético. Un púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente.

La observación RXTE 2008 de J17062 encontró pulsos de rayos X recurrentes 163 veces por segundo. Estos pulsos marcan las ubicaciones de los puntos calientes alrededor de los polos magnéticos de los púlsares, por lo que permiten a los astrónomos determinar lo rápido que está girando. El pulsar de J17062 está girando a aproximadamente 9.800 revoluciones por minuto.

Los puntos calientes se forman cuando el intenso campo gravitatorio de una estrella de neutrones extrae material de un compañero estelar, en J17062, de la enana blanca, donde se acumula en un disco de acreción. La materia en el disco cae en espiral hacia abajo, finalmente haciendo su camino hacia la superficie. Las estrellas de neutrones tienen campos magnéticos fuertes, por lo que el material aterriza en la superficie de la estrella de forma desigual, viajando a lo largo del campo magnético hasta los polos magnéticos donde crea puntos calientes.

El bombardeo constante de gas en caída hace que los púlsares de acreción giren más rápidamente. A medida que giran, los puntos calientes entran y salen de la vista de los instrumentos de rayos X como NICER, que registran las fluctuaciones. Algunos púlsares giran más de 700 veces por segundo, comparable a las cuchillas de una licuadora de cocina. Las fluctuaciones de rayos X de los púlsares son tan predecibles que el experimento complementario de NICER, SEXTANT, ya ha demostrado que pueden servir como balizas para la navegación autónoma de futuras naves espaciales.

Con el tiempo, el material de la estrella donante se acumula en la superficie de la estrella de neutrones. Una vez que la presión de esta capa se acumula hasta el punto en que sus átomos se fusionan, se produce una reacción termonuclear descontrolada, liberando la energía equivalente a 100 bombas de 15 megatones que explotan en cada centímetro cuadrado, explicó Strohmayer. Los rayos X de tales explosiones también pueden ser capturados por NICER, aunque uno aún no se ha visto desde J17062.

Los investigadores pudieron determinar que las estrellas de J17062 giran una alrededor de la otra en una órbita circular, que es común para los AMXP. La estrella donante enana blanca es un "peso ligero", solo alrededor del 1.5 por ciento de la masa de nuestro Sol. El púlsar es mucho más pesado, alrededor de 1,4 masas solares, lo que significa que las estrellas orbitan alrededor de 3.000 kilómetros del púlsar. Strohmayer dijo que es casi como si la estrella donante orbitara un pulsar estacionario, pero NICER es lo suficientemente sensible como para detectar una ligera fluctuación en la emisión de rayos X del púlsar debido al tirón de la estrella donante.

"La distancia entre nosotros y el púlsar no es constante", dijo Strohmayer. "Varia según este movimiento orbital. Cuando el pulsar está más cerca, la emisión de rayos X tarda un poco menos en llegar a nosotros que cuando está más lejos. Este tiempo de retraso es pequeño, solo alrededor de 8 milisegundos para la órbita de J17062, pero está dentro de las capacidades de una sensible máquina de pulsar como NICER".

Los resultados del estudio se publican en The Astrophysical Journal Letters.