Hubble descubre características nunca vistas alrededor de una estrella de neutrones

Esta es una ilustración de una nebulosa de viento pulsar producida por la interacción de las partículas de salida de la estrella de neutrones con material gaseoso en el medio interestelar al que la estrella de neutrones está atravesando. Tal nebulosa de púlsares de pulsar solo de infrarrojos es inusual porque implica una energía bastante baja de las partículas aceleradas por el campo magnético intenso del pulsar. Este modelo hipotético explicaría la firma infrarroja inusual de la estrella de neutrones detectada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Créditos: NASA, ESA y N. Tr'Ehnl (Universidad Estatal de Pensilvania)

Una inusual emisión de luz infrarroja de una estrella de neutrones cercana detectada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA podría indicar nuevas características nunca antes vistas. Una posibilidad es que haya un disco polvoriento alrededor de la estrella de neutrones; otra es que hay un viento enérgico que sale del objeto y se estrelló contra el gas en el espacio interestelar que la estrella de neutrones está atravesando.

Aunque las estrellas de neutrones generalmente se estudian en radio y emisiones de alta energía, como los rayos X, este estudio demuestra que también se puede obtener información nueva e interesante sobre las estrellas de neutrones estudiándolas en luz infrarroja, dicen los investigadores.

La observación, realizada por un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania, University Park, Pensilvania; Universidad Sabanci, Estambul, Turquía; y la Universidad de Arizona, Tucson, Arizona, podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor la evolución de las estrellas de neutrones: los restos increíblemente densos después de que una estrella masiva explota como una supernova. Las estrellas de neutrones también se denominan púlsares porque su rotación muy rápida (típicamente fracciones de segundo, en este caso 11 segundos) causa emisión variable en el tiempo de las regiones emisoras de luz.

Un artículo que describe la investigación y dos posibles explicaciones para el hallazgo inusual aparece el 17 de septiembre de 2018 en el Astrophysical Journal.

"Esta estrella de neutrones particular pertenece a un grupo de siete púlsares de rayos X cercanos, apodados 'los Siete Magníficos', que están más calientes de lo que deberían estar considerando sus edades y el depósito de energía disponible proporcionado por la pérdida de energía de rotación", dijo Bettina Posselt, profesor de investigación asociado de astronomía y astrofísica en el estado de Pensilvania y autor principal del artículo. "Observamos un área extendida de emisiones infrarrojas alrededor de esta estrella de neutrones, llamada RX J0806.4-4123, cuyo tamaño total se traduce en aproximadamente 200 unidades astronómicas (aproximadamente 29 mil millones de kilómetros) a la distancia supuesta del púlsar".

Esta es la primera estrella de neutrones en la que se ha visto una señal extendida solo en luz infrarroja. Los investigadores sugieren dos posibilidades que podrían explicar la señal infrarroja extendida vista por Hubble. El primero es que hay un disco de material, posiblemente en su mayoría polvo, que rodea el púlsar.

"Una teoría es que podría haber lo que se conoce como un 'disco de reserva' de material que se fusionó alrededor de la estrella de neutrones después de la supernova", dijo Posselt. "Tal disco estaría compuesto de materia de la estrella masiva progenitora. Su interacción posterior con la estrella de neutrones podría haber calentado el púlsar y ralentizado su rotación. Si se confirma como un disco de reserva de supernova, este resultado podría cambiar nuestra comprensión general de la evolución de la estrella de neutrones ".

La segunda explicación posible para la emisión infrarroja extendida de esta estrella de neutrones es una "nebulosa del viento pulsar".

Esta animación muestra una estrella de neutrones (RX J0806.4-4123) con un disco de polvo caliente que produce una firma infrarroja detectada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. El disco no fue fotografiado directamente, pero una forma de explicar los datos es mediante la hipótesis de una estructura de disco que podría tener 18 mil millones de millas de ancho. El disco estaría formado por material que caería sobre la estrella de neutrones después de la explosión de la supernova que creó el resto estelar. Créditos: NASA, ESA y N. Tr'Ehnl (Universidad Estatal de Pensilvania)

"Una nebulosa de viento pulsar requeriría que la estrella de neutrones muestre un viento pulsar", dijo Posselt. "Un viento pulsar se puede producir cuando las partículas se aceleran en el campo eléctrico que se produce por la rotación rápida de una estrella de neutrones con un campo magnético fuerte. A medida que la estrella de neutrones viaja a través del medio interestelar a una velocidad superior a la del sonido, puede formarse una descarga en la que interactúan el medio interestelar y el viento pulsar. Las partículas impactadas luego emitirían radiación sincrotrón, causando la señal infrarroja extendida que vemos. Por lo general, las nebulosas del viento de pulsar se ven en los rayos X y una nebulosa de pulsar de infrarrojos sería muy inusual y emocionante ".

Utilizando el próximo Telescopio Espacial James Webb de la NASA, los astrónomos podrán explorar más a fondo este espacio de descubrimiento recién abierto en el infrarrojo para comprender mejor la evolución de la estrella de neutrones.

Además de Posselt, el equipo de investigación incluyó a George Pavlov y Kevin Luhman en el estado de Pensilvania; Ünal Ertan y Sirin Çaliskan en la Universidad de Sabanci; y Christina Williams en la Universidad de Arizona. La investigación fue apoyada por la NASA, el Consejo de Investigación Científica y Tecnológica de Turquía, la Fundación Nacional de Ciencias de los EE. UU., El Estado de Pensilvania, el Colegio de Ciencias Eberly de Penn State y el Consorcio de Subsidios Espaciales de Pensilvania.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo operaciones científicas de Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, DC

Fuente: NASA/Goddard Space Flight Center