El púlsar cambia entre dos estados de brillo casi continuamente, lo que era un gran misterio hasta hace poco. Pero los investigadores creen ahora que, después de todo, pueden dar sentido a este peculiar comportamiento.
A unos 4500 años luz de distancia, en la constelación de Sextante, hay un púlsar: una estrella muerta, magnética y de rotación rápida. Sin embargo, algo extraño ocurre con este púlsar. Por ejemplo, los astrónomos saben desde hace tiempo que el enigmático objeto cambia casi continuamente entre dos estados de brillo diferentes. Los investigadores se quedaron perplejos. Pero un nuevo estudio arroja ahora una pista.
¿Qué es un púlsar?
Un púlsar es el remanente de la explosión de una estrella masiva que gira rápidamente. El remanente posee un potente campo magnético giratorio que genera un campo eléctrico. Ese campo eléctrico acelera las partículas cargadas cerca de los polos magnéticos del púlsar, creando un haz de radiación en ambos polos. Como el púlsar también gira muy deprisa, los haces de radiación (como los haces de luz de un faro) oscilan por el espacio. Y cuando ese haz de radiación se dirige brevemente hacia la Tierra, puede ser detectado por los astrónomos. El resultado es un breve destello visible, por lo que parece que la estrella está pulsando.
El púlsar en cuestión, también llamado PSR J1023+0038 (o J1023 para abreviar), orbita alrededor de otra estrella. Durante la última década, el púlsar ya ha “robado” mucha materia a su compañera. Esta materia se acumula en un disco alrededor de la estrella muerta.
Pero ahora viene la parte loca. Desde el momento en que el púlsar empezó a recoger esta materia, el haz arremolinado de radiación electromagnética desapareció casi por completo. Entonces, el púlsar fue cambiando entre dos modos diferentes. En el modo “alto”, el púlsar emite rayos X brillantes, luz ultravioleta y luz visible. En el modo “bajo”, la estrella muerta es más débil en estas longitudes de onda y, por el contrario, emite más ondas de radio. El púlsar permanece en cada modo durante unos segundos o minutos y luego cambia al otro modo en cuestión de segundos.
Doce telescopios
Los astrónomos no tenían explicación para este desconcertante comportamiento de J1023 hasta hace poco. Para encontrarle sentido, un nuevo equipo de investigación recurrió a la ayuda de nada menos que doce telescopios terrestres y espaciales avanzados. Entre ellos se encontraban el Very Large Telescope (VLT) y el New Technology Telescope (NTT) de ESO, que detectan luz visible e infrarroja cercana, así como el Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA). Todos los telescopios registraron más de 280 conmutaciones entre los modos alto y bajo durante dos noches de junio de 2021.
Tras analizar los datos recogidos, el equipo cree ahora que, después de todo, puede explicar el extraño comportamiento de J1023. “Hemos descubierto que el cambio de modo se debe a una compleja interacción entre el viento del púlsar (una corriente de partículas ricas en energía que se alejan del púlsar) y la materia que fluye hacia el púlsar”, explica el investigador Coti Zelati.
El funcionamiento es el siguiente. En modo bajo, la materia que fluye hacia el púlsar se emite en un haz estrecho perpendicular al disco mencionado. Gradualmente, esta materia se acumula cada vez más cerca del púlsar. A continuación, colisiona con el viento que se aleja de la estrella púlsar, lo que calienta la materia. El sistema pasa entonces a modo alto y es una fuente brillante de rayos X, radiación ultravioleta y luz visible. Finalmente, las burbujas de materia caliente son arrastradas por el haz giratorio del púlsar. Con menos materia caliente en el disco, el sistema estelar brilla menos y vuelve al modo bajo.
Esta animación muestra cómo J1023 “roba” gas a su estrella compañera. Este gas se acumula en un disco alrededor del púlsar, cae lentamente hacia él y finalmente es expulsado en forma de un haz estrecho. Además, un viento de partículas se aleja del púlsar, representado aquí por una nube de puntos muy pequeños. Este viento choca con el gas incidente y lo calienta, convirtiendo el sistema estelar en una fuente brillante de rayos X y luz ultravioleta y visible. Finalmente, el rayo expulsa manchas de este gas caliente y el púlsar vuelve a su estado original, más débil, tras lo cual el ciclo se repite. Las observaciones han demostrado que este púlsar alterna entre estos dos estados cada pocos segundos o minutos.
Eyecciones de materia
En resumen, las extraordinarias conmutaciones de J1023 son el resultado de repentinas eyecciones de materia de corta duración. “Hemos sido testigos de fenómenos cósmicos extraordinarios en los que enormes cantidades de materia, similares a balas de cañón cósmicas, son lanzadas al espacio en un lapso muy breve de decenas de segundos por un cuerpo celeste pequeño y compacto que gira a velocidades increíblemente altas”, afirma la investigadora Maria Cristina Baglio.
El estudio demuestra una vez más que la expresión “dos saben más que uno” (o esto en el caso 12) es totalmente cierta. Porque gracias a la ayuda de una docena de telescopios, los astrónomos han podido explicar, después de todo, el extraño comportamiento de J1023. A pesar de que el misterio ha sido desvelado, los investigadores mantienen sus telescopios enfocados en el singular sistema estelar. En particular, el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, actualmente en construcción en Chile, podrá proporcionar más información sobre los cambios de dirección de J1023. “Con el ELT podremos aprender más sobre cómo la densidad, la distribución, la dinámica y el balance energético de la materia entrante alrededor del púlsar se ven afectados por el cambio de modo”, concluye el investigador Sergio Campana.