Los astrónomos detectan rayos gamma a partir de un giro extremo del pulsar 707 veces por segundo


El segundo púlsar más rápido jamás descubierto ha sido descubierto escupiendo rayos gamma, y ​​este descubrimiento sorpresa podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor las propiedades de estas estrellas extrañas y extremas.

La radiación gamma del púlsar de milisegundos PSR J0952-0607 es tan débil que detectarla requirió algunos métodos de búsqueda nuevos e inteligentes, y estos hicieron posible tomar medidas sin precedentes de la estrella.

Pulsars son un tipo de estrella muerta llamada estrellas de neutrones, el resultado final de una estrella que es demasiado masiva para convertirse en una enana blanca, y no lo suficientemente masiva como para convertirse en una estrella calabozo. Pero la rotación de estos púlsares es tal que, a medida que giran, barren la Tierra con un haz de radiación, a veces en escalas de tiempo tan precisas que pueden ayudarnos. medir el universo.

Algunos de estos púlsares giran tan rápido que giran en escalas de milisegundos; adecuadamente, llamamos a esos púlsares de milisegundos, y generalmente se encuentran con un compañero binario. Se cree que su rotación se acelera a medida que absorben material de ese compañero.

La primera vez que se descubrió radiación gamma que emitía un púlsar de milisegundos fue en 1999. El segundo no fue descubierto hasta 2009, Pero desde entonces, muchos más púlsares de milisegundos se han relacionado con los rayos gamma.

Pero PSR J0952−0607, descubierto en 2017, gira a una velocidad alucinante 707 veces por segundo; ahora es el púlsar de milisegundos más rápido para el que los astrónomos han podido medir su velocidad de rotación (la velocidad a la que se está desacelerando) y su campo magnético superficial.

De acuerdo a el sitio web oficial de Fermi en 2016, al menos el 17 por ciento de los púlsares de milisegundos se han detectado emitiendo rayos gamma, en comparación con solo el 3 por ciento de la población de púlsar normal.

Pero el PSR J0952-0607 es uno de los más extremos hasta el momento, solo superado por el PSR J1748-2446ad, descubierto en 2006 para dispararse. a 716 rotaciones por segundo

.

Para poner en perspectiva la rotación 707 del PSR J0952-0607, si suponemos un diámetro de 20 kilómetros (estándar para las estrellas de neutrones), su ecuador viajaría a 44.422 kilómetros por segundo, alrededor del 14 por ciento de la velocidad de la luz.

También es lo que llamamos una "viuda negra". El púlsar es 1.4 veces la masa del Sol, aplastado en ese diminuto diámetro, con un compañero binario alrededor de 0.02 veces la masa del Sol. Lo que la convierte en una viuda negra es esa masa compañera binaria increíblemente baja: el púlsar claramente ha sorbido a la mayoría de su compañero.

Sin embargo, cuando se descubrió en 2017, no se detectaron rayos gamma que emanaran del púlsar cuando los investigadores utilizaron el telescopio espacial de rayos gamma Fermi. El púlsar mismo fue descubierto con la matriz de baja frecuencia (LOFAR) radiotelescopio, en frecuencias muy inferiores a las utilizadas habitualmente para búsquedas de púlsar.

El astrónomo Lars Nieder, del Instituto Max Planck de Física Gravitacional, está trabajando para expandir el catálogo de púlsares de rayos gamma, por lo que decidió echar un vistazo más de cerca a PSR J0952-0607.

Él y sus colegas analizaron 8.5 años de datos de Fermi, entre agosto de 2008 y enero de 2017, y combinaron eso con dos años de observaciones de LOFAR. También tomó nuevas observaciones ópticas de dos telescopios, e incluso realizó una búsqueda de ondas gravitacionales usando LIGO.

"Esta búsqueda es extremadamente desafiante porque (Fermi) solo registró el equivalente a unos 200 rayos gamma del púlsar débil durante los 8,5 años de observaciones. Durante este tiempo, el púlsar mismo rotó alrededor de 200 mil millones de veces. En otras palabras, solo una vez en cada mil millones de rotaciones se observó un rayo gamma, " Nieder dijo.

"Para cada uno de estos rayos gamma, la búsqueda debe identificar exactamente cuándo se emitió durante cada una de las rotaciones de 1.4 milisegundos".

Esta búsqueda de emisiones de rayos gamma se realizó utilizando el poderoso Clúster de computación Atlas. Y encontró la señal, pero algo, dijo Nieder, estaba mal.

"La señal era muy tenue y no exactamente donde se suponía que debía estar. La razón: nuestra detección de rayos gamma de J0952-0607 había revelado un error de posición en las observaciones iniciales del telescopio óptico que utilizamos para dirigir nuestro análisis. Nuestro descubrimiento de las pulsaciones de rayos gamma revelaron este error " él explicó.

"Este error se corrigió en la publicación que informaba sobre el descubrimiento del púlsar de radio. Una nueva y extendida búsqueda de rayos gamma hizo un descubrimiento de púlsar de rayos gamma bastante débil, pero estadísticamente significativo, en la posición corregida".

Y hubo otra sorpresa: no hubo detecciones de rayos gamma en los datos antes de 2011. ¿Por qué? Bueno, no lo sabemos.

Es posible que la variabilidad estelar tenga algo que ver con eso; tal vez la radiación gamma era más débil entonces, demasiado débil para detectar, por alguna razón. O hubo un cambio en la órbita o rotación, aunque nada más en los datos sugiere esto en absoluto. El equipo seguirá estudiando la estrella para tratar de comprender este comportamiento peculiar.

Esta nueva distancia más cercana también significaba que el equipo podía regresar y revisar los parámetros físicos conocidos del púlsar. Y descubrieron que tiene uno de los 10 campos magnéticos más débiles jamás detectados en un púlsar.

Esto es consistente con la teoría de que la acumulación activa de un púlsar amortigua su campo magnético, y podría, según los investigadores, ayudarnos a imponer una restricción sobre la intensidad mínima del campo magnético de estas estrellas salvajes.

La investigación ha sido publicada en El diario astrofísico.

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