Agencias/Ciudad de México.- Científicos del observatorio H.E.S.S. de Namibia han detectado los rayos gamma de mayor energía jamás detectados procedentes de una estrella muerta denominada el Púlsar de Vela.
La energía de estos rayos gamma alcanzó los 20 teraelectronvoltios, es decir, unos diez billones de veces la energía de la luz visible. Esta observación es difícil de conciliar con la teoría de la producción de tales rayos gamma pulsantes, según informa el equipo internacional en la revista ‘Nature Astronomy‘.
Los púlsares son los ‘cadáveres’ sobrantes de estrellas que explotaron espectacularmente en una supernova. Las explosiones dejan tras de sí una diminuta estrella muerta de apenas unos 20 kilómetros de diámetro, que gira a gran velocidad y está dotada de un enorme campo magnético.
“Estas estrellas muertas están compuestas casi en su totalidad por neutrones y son increíblemente densas: una cucharadita de su material tiene una masa de más de cinco mil millones de toneladas, es decir, unas 900 veces la masa de la Gran Pirámide de Giza”, explica en un comunicado la científica del H.E.S.S. Emma de Oña Wilhelmi, coautora de la publicación que trabaja en el Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY).
Los púlsares emiten haces giratorios de radiación electromagnética, algo así como faros cósmicos. Si su haz barre nuestro sistema solar, vemos destellos de radiación a intervalos regulares de tiempo. Estos destellos, también llamados pulsos de radiación, pueden buscarse en distintas bandas de energía del espectro electromagnético. Los científicos creen que la fuente de esta radiación son electrones rápidos producidos y acelerados en la magnetosfera del púlsar, mientras viajan hacia su periferia.
Discovery of a radiation component from the #VelaPulsar reaching 20 #teraelectronvoltshttps://t.co/4DctNRoZI7
10,000,000,000,000x the Energy of Visible Light Pulsar’s Record-Breaking Gamma Rays Baffle Scientistshttps://t.co/OrvyYWRrsn
— June_12_1776 (@June_12_1776) October 5, 2023
La magnetosfera está formada por plasma y campos electromagnéticos que rodean a la estrella y giran con ella. “En su viaje hacia el exterior, los electrones adquieren energía y la liberan en forma de los haces de radiación observados“, explica Bronek Rudak, del Centro Astronómico Nicolaus Copernicus (CAMK PAN) de Polonia, también coautor del estudio.
El púlsar Vela, situado en el cielo austral en la constelación Vela (vela del barco), es el púlsar más brillante en la banda de radio del espectro electromagnético y la fuente persistente más brillante de rayos gamma cósmicos en el rango de los gigaelectronvoltios (GeV). Gira unas once veces por segundo. Sin embargo, por encima de unos pocos GeV, su radiación termina abruptamente, presumiblemente porque los electrones alcanzan el final de la magnetosfera del púlsar y escapan de ella.
Además, gracias a las observaciones en profundidad realizadas con el H.E.S.S., ahora se ha descubierto un nuevo componente de radiación a energías aún mayores, con energías de hasta decenas de teraelectronvoltios (TeV).
“Esto es unas 200 veces más energético que toda la radiación detectada hasta ahora procedente de este objeto”, afirma Christo Venter, coautor del estudio y profesor de la Universidad del Noroeste de Sudáfrica. Esta componente de muy alta energía aparece en los mismos intervalos de fase que la observada en el rango de los GeV. Sin embargo, para alcanzar estas energías, los electrones podrían tener que viajar aún más lejos de la magnetosfera, aunque el patrón de emisión rotacional debe permanecer intacto.
“Este resultado desafía nuestro conocimiento previo de los púlsares y requiere un replanteamiento de cómo funcionan estos aceleradores naturales –afirma Arache Djannati-Atai, del laboratorio Astroparticle & Cosmology (APC), en Francia, que dirigió la investigación–. El esquema tradicional según el cual las partículas se aceleran a lo largo de líneas de campo magnético dentro o ligeramente fuera de la magnetosfera no puede explicar suficientemente nuestras observaciones. ¿Quizás estemos presenciando la aceleración de partículas a través del llamado proceso de reconexión magnética más allá del cilindro de luz, que aún conserva de algún modo el patrón rotacional? Pero incluso este escenario se enfrenta a dificultades para explicar cómo se produce una radiación tan extrema“, subraya.
Sea cual sea la explicación, junto a sus otros superlativos, el púlsar Vela ostenta ahora oficialmente el récord como púlsar con los rayos gamma de mayor energía descubiertos hasta la fecha. “Este descubrimiento abre una nueva ventana de observación para la detección de otros púlsares en el rango de decenas de teraelectronvoltios con telescopios de rayos gamma actuales y futuros más sensibles, allanando así el camino para una mejor comprensión de los procesos de aceleración extrema en objetos astrofísicos altamente magnetizados”, afirma Djannati-Atai.
Se trata de un orden de magnitud mayor que en el caso del púlsar del Cangrejo, el único otro púlsar detectado en el rango de energía de los teraelectronvoltios. Nuestros resultados desafían los modelos más modernos para la emisión de púlsares de alta energía. Además, gracias a su emisión de varios electronvoltios, allanan el camino para el estudio de otros púlsares, lo que impone limitaciones adicionales a los procesos de aceleración y emisión en su límite energético extremo.
