martes, 22 de diciembre de 2009

18 Estrellas de Neutrones con su Propio Brillo de Luz

 E n sus trabajos teóricos, cuando Fred Zwicky enunció sobre las estrellas de neutrones: «avanzamos la idea de que una supernova representa la transformación de una estrella ordinaria en una estrella de neutrones. Este tipo de estrellas, formada principalmente por estas partículas, se caracterizarían por un radio muy pequeño...», era claro que sería casi imposible ubicarlas donde tienen su morada estelar. Por ser de disminuto tamaño, las estrellas de neutrones serían demasiado débiles para cualquier telescopio y se pensó que tal vez nunca podrían ser detectadas.

Luz Púlsar

Pero en 1967 el destino y el azar dijeron otra cosa. Joselyn Bell-Burnell y Anthony Hewish, mientras trabajaban en la identificación de quásares con un radiotelescopio de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, descubrieron señales de radio emitidas en forma de pulsaciones periódicas de aproximadamente un segundo de frecuencia provenientes de una posición en el cielo. Al principio, consideraron la estrambótica posibilidad de que la señal procediera de una civilización extraterrestre que intentaba comunicarse con otras sociedades. Pero Bell halló pronto otra fuente de pulsaciones. Y poco después, se localizaron, en distintas partes del espacio, un total de cuatro fuentes, lo que hacía improbable la hipótesis de una civilización extraterrestre. Era evidente que se había descubierto un nuevo tipo de objetos. Dado que en algunos casos se observaban más de diez, y hasta treinta pulsaciones por segundo, la única interpretación plausible a ello era (y sigue siendo) que se trata de estrellas de neutrones con campos magnéticos muy intensos y rotando alrededor de su eje varias veces por segundo. A la fecha, y según el catastro de Princeton, se han descubierto setecientos seis púlsares, y en algunos casos se han detectado sus pulsaciones en rayos X y gamma. Los modelos que los astrofísicos han desarrollado nos dicen que las emisiones que observamos se producen en la región que rodea a la estrella de neutrones que conocemos como la «magnetosfera».
Pero no sólo los astrofísicos, físicos teóricos y astrónomos de radio y de rayos han estado presentes en los estudios de estrellas de neutrones y púlsares cohabitantes del universo, los astrónomos de observación también han aportado una gran cuota. Tal vez la confirmación más espectacular de que los púlsares eran restos de supernovas fuese la derivada de las observaciones ópticas de Don Taylor, John Cocke y Michael Disney. Estos tres astrónomos estudiaron la estrella de Baade, situada en el centro de la nebulosa de El Cangrejo, tenue residuo de la supernova observada y registrada por el historiador chino Toktagu en el 1054, identificada posteriormente como un púlsar de una frecuencia de 30 veces por segundo. Con un telescopio convencional conectado a un sistema de copio electrónico, estos astrónomos lograron detectar luz visible emanada desde el púlsar como pestañeos que se encendían y apagaban en forma sincronizada con la misma frecuencia que lo hacen las emisiones de radio.

Una de las confirmaciones más bellas de las propiedades de las estrellas de neutrones fue la que aportaron las observaciones de las fuentes emisoras de rayos X. A fines de la década de los setenta, proyectaron los científicos una serie de satélites destinados a orbitar la Tierra capaces de detectar rayos X y de localizar las diversas fuentes de ellos que manifestaban misteriosas variaciones periódicas de intensidad. Estos satélites detectaron centenares de fuentes de rayos X, la mitad de las cuales se identificaron con estrellas en sistemas binarios. Al poco tiempo se estableció que la emisión de rayos X que se observaba, muchas veces con cambios de intensidad de una frecuencia de segundos u otras con aumento espectaculares de intensidad cada varias horas, se debía a materia que era arrancada de una estrella normal por una compañera de neutrones formándose alrededor de esta última un disco de materiales, alcanzando temperaturas de millones de grados. El gas que se almacena en el disco se ioniza y es el responsable de las emisiones de rayos X que se observan, ya que al ser atraído por el potente campo magnético de la estrella de neutrones hacia sus polos irradia los rayos que pulsan con la frecuencia de rotación de la estrella varias veces por segundo.
A pesar de estas observaciones y de la identificación de luz visible pulsante emanada desde el púlsar de la nebulosa de El Cangrejo, ha continuado siendo difícil los hallazgos ópticos de estrellas de neutrones. Se estima que hay centenares de millones de estrellas de neutrones en nuestra galaxia y que en realidad los púlsares y las fuentes binarias de rayos X forman una pequeña fracción de ellas. La tecnología actual algún avance ha permitido en la ubicación por medios ópticos observacionales de estrellas de neutrones cohabitando en el espacio, pero cuantitativamente no se pueden considerar todavía como sustanciales.
En 1992 el satélite alemán ROSAT encontró una fuente de rayos X que no emitía pulsos y que no había sido identificada con ningún tipo de telescopio (radio, óptico, rayos gama). Fred Walters y Lyne Mathews de la Universidad de Nueva York, en Stony Brook, en octubre del año 1996, hicieron observaciones en la región del espacio con el telescopio espacial Hubble, encontrando un débil punto de luz en la posición de la fuente de rayos X. Utilizando también datos del telescopio ultravioleta EUVE han podido deducir que lo que están viendo es un objeto con una temperatura de poco mas de un millón de grados. Aunque la emisión es muy débil, de hecho imperceptible para casi la totalidad de los telescopios, ya que el objeto mide, cuando mucho, veinticinco kilómetros de diámetro, la conclusión a la que se llega es que el objeto en cuestión es una estrella de neutrones.

La comunidad científica recibió con gusto este descubrimiento, los astrónomos piensan seguir estudiando este objeto para determinar con precisión su distancia y tamaño. A pesar de que se conocen casi ochocientas estrellas de neutrones manifestándose, ya sea como pulsaras o como fuentes de rayos X en sistemas binarios, este es el primer caso de una estrella de neutrones como se cree que son la gran mayoría: solas en el espacio y brillando con tenue luz propia, desprendidas de los residuos de supernovas.
La contraparte visible del radio púlsar 1055-52 fue descubierta en enero de 1997, por los astrónomos italianos del Instituto de Física Cósmica de Milán, Italia, Roberto Mignani, Patrizia Caraveo y Giovanni Bignami. Se trata de una estrella de neutrones de no más de 20 kilómetros de diámetro, ubicada en el Hemisferio Sur a unos 3.000 al (años luz), con una luminosidad 100 millones de veces más tenue que las menos brillantes de las estrellas normales. Pese a que se trata de una estrella muy caliente, sobre un millón de grados celsius, muy poca de la energía que radia es emitida como luz visible. El hallazgo de la poca emisión de luz que irradia el púlsar, se realizó con la aplicación de la Faint Object Camera (cámara para objetos tenues) de la Agencia Espacial Europea ubicada en el Telescopio Espacial Hubble .

PSR 1055-52

La FOC (Faint Object Camera) ubicó la luz que emite el púlsar 1055-52 a una longitud de onda de 3.400 angstroms, cercano a la luz ultravioleta y más corta que la de la luz violeta, o sea, en el límite de los rangos de la visión humana. Pero antes de haber tenido la ocasión de observar luz emitida por esta estrella de neutrones, el equipo de astrónomos italianos había intentado, desde 1988, reconocer ópticamente al púlsar con los dos más poderosos telescopios terrestres del Hemisferio Sur, ubicados en el Observatorio de La Silla, en Chile. Desafortunadamente, la posición de una estrella ordinaria de luminosidad normal que se encuentra casi en la misma dirección del cielo, tan sólo separada de la estrella de neutrones por una milésima de grado, y los efectos de la atmósfera terrestre impidieron poder reconocer la luz que emitía el púlsar 1055-52.
A la fecha, se han podido reconocer ópticamente, por la luz visible que irradian, un total de ocho estrellas de neutrones, comparado con las más de seiscientas conocidas por sus pulsaciones de radio, y las más de veinte detectadas por sus emisiones de rayos X y gamma. Desde que fue descubierto el primer púlsar por los radioastrónomos de Cambridge, Inglaterra, hace ya más de treinta años, los físicos teóricos casi sin excepción han venido señalando que quizás las estrellas de neutrones sean la muestra más distinguida de la naturaleza para que podamos entender cuál es el comportamiento de la materia sometida a situaciones extremas. La verdad es que se hace difícil no considerar a los púlsares como objetos fantásticos.
Con la cámara FOC, los mismos tres astrónomos italianos han logrado identificar ópticamente a otros dos púlsares, el Geminga y el 0656+14, que también son igual de viejos que el 1055-52. Son estrellas de neutrones ancianas y solas, con más de un centenar de millones de años de edad, comparado con los tan sólo 944 años que se le estiman al púlsar de El Cangrejo que se encuentra rodeado todavía por los cascotes dispersos de la supernova vista por los astrónomos chinos en 1054.

Fuente: http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-03_07-05.htm

1 comentario:

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