Fermi, el satélite de la NASA, registra un púlsar como una 'bala de cañón' acelerando a través del espacio

El remanente de supernova CTB 1 se asemeja a una burbuja fantasmal en esta imagen, que combina nuevas observaciones de 1,5 gigahercios del radio telescopio Very Large Array (VLA) (naranja, cerca del centro) con observaciones anteriores del estudio del plano galáctico canadiense del Dominio Radio Observatorio (1.42). gigahertz, magenta y amarillo; 408 megahertz, verde) y datos infrarrojos (azul). Los datos de VLA revelan claramente el rastro recto y brillante del púlsar J0002 + 6216 y el borde curvo de la concha del remanente. CTB 1 tiene aproximadamente medio grado de ancho, el tamaño aparente de una Luna llena. Créditos: Composición por Jayanne English, Universidad de Manitoba, utilizando datos de NRAO / F. Schinzel et al., DRAO / Canadian Galactic Plane Survey y NASA / IRAS

Los astrónomos encontraron un púlsar a toda velocidad a casi 4 millones de kilómetros por hora, tan rápido que podía recorrer la distancia entre la Tierra y la Luna en solo 6 minutos. El descubrimiento se realizó utilizando el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA y la National Science Foundation's Karl G. Jansky Very Large Array (VLA). 

Los púlsares son estrellas de neutrones súper densas, que giran rápidamente siendo los restos de una estrella masiva que ha explotado. Este, apodado PSR J0002 + 6216 (J0002 para abreviar), luce una cola de emisión de radio que apunta directamente hacia los restos en expansión de una reciente explosión de supernova. 

"Gracias a su estrecha cola de dardos y su ángulo de visión fortuito, podemos rastrear este púlsar hasta su lugar de nacimiento", dijo Frank Schinzel, científico del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) en Socorro, Nuevo México. "Un mayor estudio de este objeto nos ayudará a comprender mejor cómo estas explosiones son capaces de 'patear' estrellas de neutrones a una velocidad tan alta". 

Schinzel, junto con sus colegas Matthew Kerr, del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU., Y los científicos de NRAO, Dale Frail, Urvashi Rau y Sanjay Bhatnagar, presentaron el descubrimiento en la reunión de la División de Astrofísica de Alta Energía de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Monterey, California. Se ha enviado un documento que describe los resultados del equipo para su publicación en una futura edición de The Astrophysical Journal Letters. 

El Pulsar J0002 fue descubierto en 2017 por un proyecto de ciencia ciudadana llamado Einstein@Home, que utiliza tiempo en superordenadores de los voluntarios para procesando los datos de rayos gamma de Fermi. Gracias al tiempo de procesamiento de la computadora que conjuntamente supera los 10.000 años, el proyecto ha identificado hasta la fecha 23 púlsares de rayos gamma. 

Ubicado a unos 6.500 años luz de distancia en la constelación de Casiopea, J0002 gira 8,7 veces por segundo, produciendo un pulso de rayos gamma con cada rotación. 

El púlsar se encuentra a unos 53 años luz del centro de un remanente de supernova llamado CTB 1. Su movimiento rápido a través del gas interestelar produce ondas de choque que producen la cola de energía magnética y partículas aceleradas detectadas en longitudes de onda de radio utilizando el VLA. La cola se extiende 13 años luz y apunta claramente al centro de CTB 1. 

CTB 1, que se ve aquí en una exposición profunda que resalta la luz visible del gas de hidrógeno, es la expansión de los restos de una estrella masiva que explotó hace unos 10.000 años. Crédito: Copyright Scott Rosen / NASA / GSFC

Utilizando los datos de Fermi y una técnica llamada temporización de púlsar, el equipo pudo medir la rapidez y la dirección en que se mueve el púlsar a través de nuestra línea de visión. 

"Cuanto más largo es el conjunto de datos, más poderosa es la técnica de temporización del púlsar", dijo Kerr. "El hermoso conjunto de datos de 10 años de Fermi es esencialmente lo que hizo posible esta medida". 

El resultado respalda la idea de que la supernova responsable de CTB 1, que ocurrió hace unos 10.000 años, fue impulsada a alta velocidad. 

J0002 está acelerando a través del espacio cinco veces más rápido que el púlsar promedio, y más rápido que el 99 por ciento de aquellos con velocidades medidas. Eventualmente escapará de nuestra galaxia. 

Las nuevas observaciones de radio combinadas con 10 años de datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA revelaron un púlsar fuera de control que escapó de la onda expansiva de la supernova que lo formó. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

Al principio, los restos en expansión de la supernova se habrían movido hacia afuera más rápido que el J0002, pero a lo largo de miles de años, la interacción del envoltorio con el gas interestelar produjo una resistencia que gradualmente ralentizó este movimiento. Mientras tanto, el púlsar, que se comporta más como una bala de cañón, corrió constantemente a través del remanente, escapando unos 5.000 años después de la explosión. 

Exactamente no está claro cómo se aceleró el púlsar a una velocidad tan alta durante la explosión de la supernova, y un estudio más a fondo de J0002 ayudará a arrojar luz sobre el proceso. Un posible mecanismo involucra inestabilidades en la estrella que colapsa formando una región de materia densa y de movimiento lento que sobrevive el tiempo suficiente para servir como un "remolcador gravitacional", acelerando la estrella de neutrones naciente hacia ella. 

Fuente: NASA / Goddard Space Flight Center