Se ha hecho público el descubrimiento de la emisión de radiación
pulsante más energética detectada hasta ahora, en una estrella de
neutrones situada en el centro del remanente de la supernova del año
1054, conocida como el púlsar de la Nebulosa del Cangrejo.
La estrella de neutrones (esfera roja)
con su fuerte campo magnético (líneas blancas) gira sobre sí misma dando
cerca de 30 vueltas por segundo, inyectando electrones energéticos en
la región del espacio a su alrededor. Las regiones sombreadas en verde y
azul ilustran diferentes zonas de aceleración de partículas desde las
cuales se podrían originar los fotones detectados. La zona verde reside
cerca de la magnetosfera del púlsar, mientras que la zona azul podría
hallarse a hasta 100.000 kilómetros de distancia de él. (Foto: Patricia
Carcelén Marco)
El hallazgo es obra de unos científicos que trabajan en el
observatorio MAGIC (por las siglas en inglés de Major Atmospheric
Gamma-ray Imaging Cherenkov).
El citado púlsar es el cadáver que quedó cuando la estrella que creó
la Nebulosa del Cangrejo explotó en forma de supernova. Tiene 1,5 veces
la masa del Sol concentrada en un objeto de unos 10 kilómetros de
diámetro, da 30 vueltas completas sobre sí mismo cada segundo, y está
rodeado por una región con un campo magnético muy intenso, diez billones
de veces más fuerte que el de nuestra estrella. Este campo es lo
bastante fuerte como para dominar el movimiento de las cargas,
forzándolas a girar al mismo ritmo que la superficie estelar. Esta
región se llama magnetosfera. La rotación del campo magnético genera
también campos eléctricos intensos que literalmente arrancan electrones
de la superficie. A medida que estos electrones acelerados se mueven
hacia fuera, producen chorros de radiación que percibimos cada vez que
estos cruzan nuestra línea de visión, como ocurre con un faro.
En 2011, los observatorios MAGIC y VERITAS descubrieron fotones muy
energéticos y del todo inesperados. Se llevaron a cabo observaciones
minuciosas del púlsar del Cangrejo con el observatorio MAGIC para
averiguar la naturaleza de este fenómeno, esperando medir la energía
máxima de los fotones pulsantes.
Las nuevas observaciones, realizadas por el equipo internacional
integrado, entre muchos otros, por Emma de Oña Wilhelmi (Instituto de
Estudios Espaciales de Cataluña, IEEC) en España, y Razmik Mirzoyan
(Instituto Max Planck de Física en la ciudad alemana de Múnich),
extienden esta cota hasta mucho más arriba, por encima de la energía del
orden del teraelectronvoltio (TeV), es decir, varias veces más
energética que la medición anterior, lo cual, en palabras de Roberta
Zanin, del equipo de investigación, viola todos los modelos teóricos que
se creía describían con fiabilidad la naturaleza y la conducta de las
estrellas de neutrones.
Los fotones se emiten en dos chorros precisos que deberían ser
creados lejos de la superficie de la estrella de neutrones: en el lejano
extremo de la magnetosfera o fuera de ella, en el viento relativista de
partículas alrededor del púlsar, para poder acelerar electrones a tales
energías y escapar de la gran absorción en la atmósfera magnetizada.
Pero de forma muy sorprendente, los chorros con potencias del orden del
TeV llegan al mismo tiempo que los rayos-X y las ondas de radio, que muy
probablemente son producidos dentro de la magnetosfera. Esta ajustada
sincronización de los haces a diferentes energías implica que la
brillante radiación observada en el espectro de múltiples longitudes de
onda es producida conjuntamente en una región bastante pequeña.
Alternativamente, se podría decir que los electrones responsables de la
radiación del orden del TeV mantienen de alguna forma una "memoria" de
los haces de baja energía.
Dónde y cómo se crea esta emisión del orden del TeV es, hoy por hoy,
un misterio, difícil de reconciliar con las teorías establecidas. Mucho
más intrigante aún es cómo y cuándo se alcanza este efecto en una región
tan pequeña, ya que ello, en palabras de David Carreto Fidalgo, del
equipo de investigación, desafía al actual conocimiento humano de la
física.
El púlsar del Cangrejo está situado a una distancia de unos 6.500
años-luz. Es el más potente en nuestra galaxia y uno de los pocos
detectados en todas las longitudes de onda, desde las de radio hasta los
rayos gamma.
El MAGIC es un instrumento de rayos gamma instalado en tierra,
situado en la isla de La Palma, en el archipiélago de Canarias, España.
El sistema de dos telescopios Cherenkov de 17 metros de diámetro es
actualmente uno de los tres mayores instrumentos de este tipo en el
mundo.
Entre las más de 30 instituciones de diversos países que han
participado en la investigación, figuran la Universidad Autónoma de
Barcelona, la Universidad de Barcelona, la Institución Catalana de
Investigación y Estudios Avanzados (ICREA por sus siglas en catalán), el
Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y el Instituto de Ciencias
Espaciales, todas estas entidades en Barcelona, Cataluña, España; así
como la Universidad Complutense en Madrid, el Centro de Investigaciones
Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas en Madrid, y el Instituto
de Astrofísica de Canarias en La Laguna, Tenerife, estas tres últimas
instituciones en España.
NCYT
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