Agencias, Ciudad de México.- Un equipo de astrónomos ha estudiado los magnetares para descubrir una ley subyacente que parece aplicarse universalmente a las estrellas de neutrones.
Esta ley da una idea de cómo estas fuentes producen emisiones de radio y puede proporcionar un vínculo con los misteriosos destellos de luz de radio, rápidas ráfagas de radio, que se originan en el cosmos distante. El estudio se publica en Nature Astronomy.
Las estrellas de neutrones son núcleos colapsados de estrellas masivas y concentran hasta el doble de la masa del Sol en una esfera de menos de 25 kilómetros de diámetro. Como resultado, la materia allí es la materia más densamente empaquetada del universo observable, comprimiendo electrones y protones en neutrones, de ahí el nombre. Más de 3.000 estrellas de neutrones pueden observarse como radiopúlsares, cuando emiten un haz de radio que es visible como una señal pulsante desde la Tierra, cuando el púlsar en rotación dirige su luz hacia nuestros telescopios.
El campo magnético de los púlsares ya es mil billones de veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra, pero hay un pequeño grupo de estrellas de neutrones que tienen campos magnéticos incluso 1,000 veces más fuertes aún. Estos son los llamados magnetares. De los alrededor de 30 magnetares conocidos, seis emiten emisiones de radio, al menos ocasionalmente. Se ha sugerido que los magnetares extragalácticos son el origen de las ráfagas de radio rápidas (FRB).
Extreme stars share unique properties that may provide a link to mysterious sources
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— Max-Planck-Institut für Radioastronomie (@MPIfR_Bonn) November 24, 2023
Para estudiar este vínculo, investigadores del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR), con la ayuda de colegas de la Universidad de Manchester, inspeccionaron en detalle los pulsos individuales de los magnetares y detectaron subestructuras. Resulta que también se observó una estructura de pulso similar en los púlsares, los púlsares de milisegundos de rotación rápida y en otras fuentes de estrellas de neutrones conocidas como transitorios de radio giratorios.
Para su sorpresa, los investigadores descubrieron que la escala de tiempo de los magnetares y la de otros tipos de estrellas de neutrones siguen la misma relación universal, escalando exactamente con el período de rotación. El hecho de que una estrella de neutrones con un período de rotación de menos de unos pocos milisegundos y otra con un período de casi 100 segundos se comporten como magnetares sugiere que el origen intrínseco de la estructura del subpulso debe ser el mismo para todas las estrellas de neutrones radioeléctricamente ruidosas.
“Cuando nos propusimos comparar la emisión del magnetar con la de los FRB, esperábamos similitudes”, dice en un comunicado Michael Kramer, primer autor del artículo y director del MPIfR. “Lo que no esperábamos es que todas las estrellas de neutrones con alta intensidad radioeléctrica compartieran esta escala universal”.
Esto revela información sobre el proceso del plasma responsable de la propia emisión de radio y ofrece la oportunidad de interpretar estructuras similares vistas en los FRB como resultado de un período de rotación correspondiente.
El paper https://t.co/MSiNaov8iR reporta la detección de subestructuras polarizadas cuasi periódicas en la emisión de todas las magnetares identificados como emisores de radio y que se han estudiado en detalle, https://t.co/gEbxhNnIy6 pic.twitter.com/sEwQrNU6ZQ
— Gaston Giribet (@GastonGiribet) November 26, 2023
Gregory Desvignes dice: “Observamos los magnetares con el radiotelescopio de 100 metros en Effelsberg y comparamos nuestro resultado también con datos de archivo, ya que los magnetares no emiten emisiones de radio todo el tiempo”.
“Esperamos que los magnetares funcionen con la energía del campo magnético, mientras que los demás funcionan con su energía de rotación“, afirma el coautor Kuo Liu. “Algunos son muy mayores, otros son muy jóvenes y, sin embargo, todos parecen seguir esta ley”.
Para Ben Stappers, coautor del estudio, el aspecto más interesante del resultado es la posible conexión con los FRB. “Si al menos algunos FRB se originan a partir de magnetares, la escala de tiempo de la subestructura en la explosión podría indicarnos el período de rotación de la fuente del magnetar subyacente. Si encontramos esta periodicidad en los datos, esto sería un hito en la explicación de este tipo de FRB como fuentes de radio.”
“Dado que la emisión de radio del magnetar no siempre está presente, es necesario ser flexible y reaccionar rápidamente, lo que es posible con telescopios como el de Effelsberg”, afirma Ramesh Karuppusamy.
Hemos establecido una relación universal entre el período de rotación y las características de emisión que se pueden encontrar en los miembros de cada tipo de estrella de neutrones emisoras de radio. La relación escala simplemente con el período de rotación y se aplica independientemente de la formación o la historia evolutiva de la estrella de neutrones, su supuesta fuente de energía o la regularidad (o esporadicidad) de su emisión de radio.
“Con esta información se inicia la búsqueda”, afirma Kramer.
La relación abarca unos seis órdenes de magnitud, pero se observan algunas desviaciones. En primer lugar, la subestructura cuasi periódica que se observa en los pulsos de magnetar no siempre está presente y, en segundo lugar, las periodicidades varían hasta cierto punto, lo que lleva a una clasificación como cuasi periodicidad dentro de un pulso y a una distribución estrecha de los cuasi períodos del pulso. -a-pulso que es específico para una fuente determinada (esto ya es bien conocido para muchos púlsares normales y también se estableció recientemente para el PSR J0901-4046 de 76 y se muestra aquí para GLEAM-X J162759.5-523504.3). Por tanto, la similitud va más allá de la existencia de la relación de escala en sí. Las mediciones futuras ayudarán a establecer y restringir aún más el rango de valores para identificar más puntos en común.
Max Planck Institute for Radio Astronomy: Extreme Stars Share Unique Properties That May Provide a Link to Mysterious Sources https://t.co/Yc7tJ0CdsL
— AAS Press Office (@AAS_Press) November 27, 2023
