Pulsos de radiación óptica y de rayos X en un mismo púlsar

Un estudio ha detectado por primera vez pulsos sincronizados de radiación óptica y de rayos X procedentes de un misterioso púlsar a unos 4.500 años luz. Las observaciones indican que podría ser necesario un nuevo mecanismo físico para explicar el comportamiento de fuentes de rotación rápida como esta, conocidos como púlsares de milisegundos de transición.

El descubrimiento se ha llevado a cabo como parte de una campaña de observación de dos días iniciada en 2017 por el observatorio de rayos X de la Agencia Espacial Europea (ESA) XMM-Newton y otros telescopios.

Las observaciones del púlsar PSR J1023+0038 desafían los modelos conocidos del comportamiento de estas estrellas

El púlsar analizado en este estudio, conocido como PSR J1023+0038, gira alrededor de su eje en unas pocas milésimas de segundo. Estos púlsares se clasifican como púlsares de milisegundos, algunos de los cuales también agregan materia de una estrella compañera, como es el caso de este púlsar.

Estudios anteriores habían demostrado que este púlsar pertenece a la rara categoría de los llamados “púlsares de milisegundo transicionales”, aquellos que cambian entre dos modos diferentes de emisión: en rayos X y en ondas de radio.

Según el modelo principal que explica este comportamiento, la incorporación de materia de la estrella compañera da lugar a las emisiones pulsátiles de rayos X, mientras que se cree que la señal de radio es el resultado de la rotación del campo magnético del púlsar. Sin embargo, otras observaciones del PSR J1023+0038 han revelado que podría ser necesaria una explicación totalmente diferente para entender esta clase de fuentes.

El PSR J1023+0038 es el primer púlsar de milisegundos descubierto con pulsaciones también en la banda óptica; como un faro que junto a los flashes ópticos también emite un haz de rayos X.

Los últimos datos muestran que los pulsos ópticos del PSR J1023+0038 aparecen y desaparecen exactamente al mismo tiempo que los de rayos X. Dado que los modelos convencionales no podían explicar los pulsos sincronizados, el equipo de científicos tuvo que identificar un nuevo escenario que pudiera explicar los nuevos datos.

Los púlsares de milisegundos de transición, como el detectado, cambian entre dos modos diferentes de emisión

Hasta ahora se pensaba que las emisiones de las pulsaciones en rayos X se originaban en un proceso diferente al de las pulsaciones de radiación óptica. También se daba por sentado que estos procesos tuvieran lugar uno tras otro, pero no es el caso de PSR J1023+0038. Los investigadores concluyen que los pulsos sincronizados son una indicación de que tienen el mismo origen

El nuevo modelo establece que el púlsar puede estar emitiendo un fuerte viento electromagnético, que luego interactúa con el disco de acreción alrededor del sistema. A medida que el viento del púlsar choca con la materia en el disco de acreción, crea un choque masivo que acelera los electrones en el viento a velocidades extremadamente altas. Los electrones interactúan entonces con el campo magnético del viento, produciendo potentes haces de radiación de sincrotrón que pueden observarse al mismo tiempo en las bandas óptica y de rayos X. Todo esto ocurriría a una distancia muy cercana del púlsar, dando lugar al concepto de mininebulosa de viento del púlsar.

Imagen de cabecera: PSR J1023+0038, el púlsar de milisegundo en transición estudiado. / ESA

Entrada basada en una nota de prensa del CSIC

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