Los astrónomos utilizaron 12 telescopios, incluidos los del Observatorio Europeo Austral (ESO), para descifrar el extraño comportamiento del púlsar PSRJ1023+0038. El púlsar alterna rápidamente entre dos modos de brillo, expulsando material en ráfagas repentinas que provocan cambios en la luz y la oscuridad. Este avance implica observaciones y análisis integrales que mejoran nuestra comprensión de la dinámica de los púlsares y sientan las bases para futuros descubrimientos de púlsares utilizando telescopios avanzados como el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral.
A través de extensos estudios astronómicos utilizando 12 telescopios terrestres y espaciales, incluidas tres instalaciones del Observatorio Europeo Austral (ESO), los astrónomos han descubierto el extraño comportamiento de un púlsar, un tipo de estrella muerta que gira ultrarrápidamente. Se entiende que este misterioso objeto cambia casi constantemente entre dos modos de brillo, lo que hasta ahora ha sido un misterio. Pero los astrónomos han descubierto ahora que las explosiones repentinas de material expulsado por los púlsares durante períodos de tiempo extremadamente cortos son responsables de este extraño cambio.
Maria Cristina Baglio, investigadora de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi e investigadora del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF), dijo: "Hemos sido testigos de eventos cósmicos extraordinarios, en lapsos de tiempo extremadamente cortos, de decenas de segundos. En un corto período de tiempo, una gran cantidad de material fue disparado al espacio desde un objeto pequeño y denso que gira a velocidades increíblemente altas, similar a una 'bala de cañón cósmica'". Es la primera autora de un artículo publicado recientemente en la revista Astronomy & Astrophysics.
Un púlsar es un magnetar que gira rápidamente y emite un haz de radiación electromagnética al espacio. A medida que gira, este rayo recorre el universo, como el haz de un faro que escanea sus alrededores, y los astrónomos lo detectan cuando cruza la línea de visión hacia la Tierra. Esto provoca cambios pulsantes en el brillo de la estrella vista desde nuestro planeta.
PSRJ1023+0038, denominado J1023, es un púlsar especial que se comporta de manera extraña. Se encuentra a unos 4.500 años luz de distancia, en la constelación de Sextantes, orbitando de cerca a otra estrella. Durante la última década, el púlsar ha estado succionando activamente material de su estrella compañera, que se acumula en un disco alrededor del púlsar y cae lentamente hacia él.
Esta impresión artística muestra al púlsar PSRJ1023+0038 robando gas de su estrella compañera. El gas se acumula en un disco alrededor del púlsar, cae lentamente hacia el púlsar y finalmente es expulsado en un chorro estrecho. Además, hay un viento de partículas que se alejan del púlsar, representado aquí por una nube de puntos muy pequeños. Este viento choca con el gas que cae, calentándolo y provocando que el sistema emita brillantes rayos X, luz ultravioleta y visible. Finalmente, estos gases de alta temperatura son expulsados a lo largo del chorro, el púlsar vuelve a su estado original más oscuro y el ciclo comienza de nuevo. Se ha observado que el púlsar cambia entre estos dos estados cada pocos segundos o minutos. Fuente: ESO/M.
Desde que comenzó el proceso de acumulación, el haz de exploración casi desapareció y el púlsar comenzó a cambiar constantemente entre los dos modos. En modo "alto", el púlsar emite brillantes rayos X, luz ultravioleta y visible; en modo "bajo", el púlsar es más tenue en estas frecuencias y emite más ondas de radio. El púlsar puede permanecer en cada modo durante unos segundos o minutos y luego cambiar a otro modo en cuestión de segundos. Hasta ahora, este cambio ha desconcertado a los astrónomos.
Francesco Coti Zelati, investigador del Instituto de Ciencias Espaciales de Barcelona, España y co-primer autor del artículo, dijo: "Para comprender el comportamiento de este púlsar, llevamos a cabo una campaña de observación sin precedentes, utilizando más de una docena de telescopios terrestres y espaciales de última generación. Esta campaña incluyó incluso el Gran Telescopio (VLT) del Observatorio Europeo Austral y el Telescopio de Nueva Tecnología (NTT) del Observatorio Europeo Austral, que detecta luz visible e infrarroja cercana. y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del que ESO es socio, observaron que el sistema cambiaba entre modos alto y bajo más de 280 veces durante dos noches en junio de 2021".
"Descubrimos que el cambio de modo surge de la intrincada interacción entre el viento del púlsar (la corriente de partículas de alta energía expulsadas del púlsar) y el material que fluye hacia el púlsar", dijo Coti Zelati, afiliado al INAF.
En modo bajo, el material que fluye hacia el púlsar se expulsa en forma de chorros estrechos perpendiculares al disco. Poco a poco, este material se acumula cada vez más cerca del púlsar. Cuando esto sucede, es golpeado por el viento que sopla el púlsar, lo que provoca que el material se caliente. El sistema ahora está en modo alto, brillando deslumbrantemente en rayos X, luz ultravioleta y luz visible. Al final, el púlsar arrastra este material caliente en sus chorros. Como hay menos material caliente en el disco, el brillo emitido por el sistema disminuye, volviendo a un modo de baja velocidad.
Si bien este descubrimiento desmitifica el extraño comportamiento de J1023, los astrónomos todavía tienen mucho que aprender del estudio de este sistema único, y los telescopios del Observatorio Europeo Austral seguirán ayudando a los astrónomos a observar este extraño púlsar. En particular, el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) del Observatorio Europeo Austral, actualmente en construcción en Chile, proporcionará una vista sin precedentes del mecanismo de conmutación de J1023.
"ELT nos permitirá obtener información sobre cómo la abundancia, distribución, dinámica y energía del material entrante alrededor del púlsar se ven afectadas por el comportamiento de cambio de modo", concluye Sergio Campana, director de investigación del Observatorio INAF Brera y coautor de este estudio.