Los púlsares son los cuerpos que giran rápidamente de estrellas masivas. Uno de esos misterios: ¿por qué los púlsares tienen puntos calientes de millones de grados alrededor de sus polos? Nuevos datos del observatorio de rayos X XMM-Newton de la ESA han puesto en duda la teoría de que las partículas cargadas están colisionando con la superficie del púlsar en sus polos. XMM-Newton no pudo ver las emisiones de rayos X en varios púlsares antiguos que deberían haber sido muy brillantes si las partículas colisionaran continuamente.
La súper sensibilidad del observatorio de rayos X XMM-Newton de la ESA ha demostrado que la teoría predominante de cómo los cadáveres estelares, conocidos como púlsares, generan sus rayos X necesita una revisión. En particular, la energía necesaria para generar los puntos calientes polares de un millón de grados vistos en las estrellas de neutrones que se enfrían puede provenir principalmente 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 celestes son los núcleos giratorios fuertemente magnetizados de las estrellas muertas, cada una de solo 20 kilómetros de diámetro pero que contiene aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol. Incluso hoy, dejan perplejos a los astrónomos de todo el mundo.
"La teoría de cómo los púlsares emiten su radiación aún está en su infancia, incluso después de casi cuarenta años de trabajo", dice Werner Becker, Instituto Max-Planck für extraterrestrische Physik, Garching, Alemania. Hay muchos modelos pero no hay teoría aceptada. Ahora, gracias a las nuevas observaciones de XMM-Newton, Becker y sus colegas pueden haber encontrado una pieza crucial del rompecabezas que ayudará a los teóricos a explicar por qué las estrellas de neutrones en enfriamiento tienen puntos calientes en sus regiones polares.
Las estrellas de neutrones se forman con temperaturas de más de mil millones de grados (1012 K) durante el colapso de las estrellas masivas. Tan pronto como nacen, comienzan a enfriarse. La forma en que se enfríen debe depender de las propiedades físicas de la materia superdensa dentro de ellos.
Las observaciones con satélites de rayos X anteriores han demostrado que los rayos X de las estrellas de neutrones que se enfrían provienen de tres regiones del púlsar. En primer lugar, toda la superficie está tan caliente que emite rayos X. En segundo lugar, hay partículas cargadas en el entorno magnético del púlsar que también emiten rayos X a medida que 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 de rayos X en sus polos.
Hasta ahora, los astrónomos creían que los puntos calientes se producen cuando las partículas cargadas chocan con la superficie del púlsar en los polos. Sin embargo, los últimos resultados de XMM-Newton han puesto en duda esta opinión.
XMM-Newton capturó vistas detalladas de la emisión de rayos X de cinco púlsares, cada uno de los cuales tenía varios millones de años. “Ningún otro satélite de rayos X puede hacer este trabajo. Solo XMM-Newton es capaz de observar detalles de su emisión de rayos X ”, dice Becker. Él y sus colaboradores no encontraron evidencia de emisión superficial, ni de puntos calientes polares, aunque sí vieron la emisión de las partículas que se mueven hacia afuera.
La falta de emisión de superficie no es una sorpresa. En los varios millones de años desde su nacimiento, estos púlsares se han enfriado de miles de millones de grados a mucho menos de 500 000 grados Celsius, lo que significa que su emisión de rayos X en toda la superficie se ha desvanecido de la vista.
Sin embargo, la falta de puntos calientes polares en los púlsares antiguos es una gran sorpresa y muestra que el calentamiento de las regiones de la superficie polar por bombardeo de partículas no es lo suficientemente eficiente como para producir un componente de rayos X térmico significativo. "En el caso del púlsar PSR B1929 + 10 de tres millones de años, 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 visión convencional no es la única forma de ver 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 dentro del púlsar. Esto se debe a que el calor es transportado por los electrones, que están cargados eléctricamente y, por lo tanto, serán dirigidos por campos magnéticos.
Esto significa que los puntos calientes polares en los púlsares más jóvenes se producen predominantemente por el calor dentro del púlsar, en lugar de la colisión de partículas desde el exterior del púlsar. Por lo tanto, se desvanecerán de la vista de la misma manera que la emisión en toda la superficie. "Este punto de vista todavía está en discusión, pero está muy respaldado por las nuevas observaciones de XMM-Newton", dice Becker.
Casi cuarenta años después del descubrimiento de los púlsares, parece que los púlsares antiguos todavía tienen nuevos trucos para enseñar a los astrónomos.
Fuente original: Comunicado de prensa de la ESA
