Después de 14 años de mirar una estrella muerta, los astrónomos han confirmado una vez más la teoría de Einstein de relatividad general. PSR J1906 + 0746, un púlsar a 25,000 años luz de distancia, se tambalea ligeramente a medida que gira, un efecto que podría hacer que sus pulsos desaparezcan de nuestro cielo en menos de una década.
Se llama precesión, un fenómeno predicho por la relatividad general que solo se ha observado en muy pocos púlsares. Los nuevos hallazgos podrían ayudarnos a establecer un límite en el número de púlsares binarios en la galaxia, a su vez nos ayudarán a determinar la tasa esperada de colisiones binarias de estrellas de neutrones.
Los púlsares son quizás los más útil estrellas en el cielo. Son estrellas de neutrones que giran rápidamente con chorros de ondas de radio brillantes que emiten desde sus polos magnéticos. A medida que giran, estos rayos pueden pasar por la Tierra, dependiendo de cómo esté orientada la estrella: un poco como un faro.
También son increíblemente precisos, con rotaciones que se pueden predecir hasta escalas de milisegundos. Estos denominados púlsares de milisegundos pueden mantener un tiempo tan preciso que podrían guiar la futura navegación espacial.
Pero incluso la mayoría de los púlsares, los que no tienen ese nivel de precisión de milisegundos, siguen siendo útiles, especialmente para pruebas de relatividad general. Eso es porque, de acuerdo con la relatividad general, púlsares en sistemas binarios
Como las estrellas de neutrones son tan densas, 1,4 veces la masa del sol, empaquetados en un núcleo estelar de solo 20 kilómetros (12 millas) de diámetro, se espera que su intensidad gravitacional distorsione el espacio-tiempo.
Cuando la orientación del giro no está alineada correctamente con la orientación de la órbita binaria, esto debería llevar el giro del púlsar a una precesión axial. Se cree que dicha desalineación es causada, por ejemplo, por una explosión asimétrica de supernova.
Entonces, a medida que el púlsar se tambalea sobre su eje, deberíamos poder detectar cambios en su perfil de pulso.
Cuando se descubrió PSR J1906 + 0746 en 2004, mostró dos retorcidos distintos, o polarizado, emisiones (haces) por rotación. Sin embargo, cuando un equipo de astrónomos dirigido por Gregory Desvignes del Instituto Max Planck de Radioastronomía examinó los datos de archivo recopilados por el radiotelescopio del Observatorio Parkes, encontraron solo un haz.
Para averiguar qué estaba pasando con su sujeto de estudio, entre 2005 y 2009 usando los radiotelescopios Nançay y Arecibo, y entre 2012 y 2018 usando Arecibo, el equipo monitoreó PSR J1906 + 0746.
Cuando comenzaron a observar la estrella en 2005, vieron ambos haces por rotación que se habían detectado en 2004. Poco a poco, el haz del polo norte de la estrella se debilitó; para 2016, había desaparecido por completo.
El equipo predijo que los datos de polarización contenían información sobre la precesión del púlsar. Modelaron estos datos, extendiéndolos en el tiempo 50 años, y luego los compararon con los datos de observación del púlsar.
Coincidió, con un nivel de incertidumbre de solo el cinco por ciento, coincidiendo perfectamente con las predicciones de la relatividad general, así como las predicciones sobre las propiedades de polarización de los púlsares. publicado hace 50 años por Venkatraman Radhakrishnan y David Cooke.
El equipo también se dio cuenta de que la línea de visión de la Tierra había cruzado el polo magnético del púlsar en dirección norte a sur, lo que significa que podían mapear el haz del púlsar, lo que a su vez les permitió determinar la proporción del cielo iluminado por el haz. .
Esto ayuda a estimar el número de binarios de estrellas de neutrones en la galaxia, lo que puede ayudar a determinar cuántos de ellos deberían estar colisionando, produciendo ondas gravitacionales.
Y su modelo no solo funcionaba al revés. Ver cómo se ajustaba a los datos de observación significaba que también podían predecir hacia adelante. El equipo cree que el rayo sur también desaparecerá de la vista, en algún momento alrededor de 2028.
Debería reaparecer en algún momento entre 2070 y 2090, con la viga del norte reapareciendo entre 2085 y 2105.
"Los Pulsars pueden proporcionar pruebas de gravedad que no se pueden hacer de otra manera" dijo el astrónomo Ingrid Stairs de la Universidad de British Columbia. "Este es un ejemplo más hermoso de tal prueba".
La investigación ha sido publicada en Ciencia.