La Nebulosa del Cangrejo: ¿Ya no es una candela estándar?

Uniéndose a otros dos telescopios para monitorizar la Nebulosa del Cangrejo, el Observatorio INTEGRAL de ESA ha realizado una significativa contribución a demostrar que esta fuente, que anteriormente se pensaba que era una candela estándar, podría no ser tan fiable, después de todo. La pequeña, pero medible, atenuación en lo que hasta ahora se consideraba una de las más brillantes, y más importante, más estables fuentes en el cielo de alta energía, hace una llamada a re-examinar cómo se calibran las observaciones de rayos-X y rayos gamma.

Nebulosa del Cangrejo


La Nebulosa del Cangrejo es probablemente la reliquia más famosa de un fallecimiento estelar: observada por primera vez como supernova en 1054 d.C, este objeto aparece hoy como el remanente de esa explosión, una vasta nebulosa que aloja una estrella de neutrones de giro rápido, o púlsar, en su núcleo. Además, ha sido famosa por ser una de las fuentes más brillantes del cielo en rayos-X duros y rayos gamma, y una fuente extremadamente estable además, con un flujo que varía sólo una minúscula cantidad. Estas características llevaron a los astrónomos a considerar a la Nebulosa del Cangrejo como una candela estándar, hasta el punto de que el flujo en la astrofísica de alta energía se mide habitualmente en unidades del flujo de la Nebulosa del Cangrejo.

Durante décadas, esta emblemática nebulosa se ha empleado para fijar la escala de flujo absoluto de los instrumentos a bordo de telescopios espaciales que observan el universo en las mayores energías. La calibración de instrumentos es un tema complejo, y aún más en el hostil entorno del espacio, pero desde los primeros días de la astronomía de rayos-X – en la década de 1960 – la Nebulosa del Cangrejo ha sido usada por los astrónomos como una indiscutible regla de normalización. Esto ha sido así hasta que, recientemente, en junio de 2010, un examen de casi dos años de daos recopilados por el Monitor de Estallidos de Rayos Gamma de Fermi de la NASA (GBM) reveló, por primera vez, una prueba plausible de una posible atenuación de esta fuente supuestamente estable.

“Cuando vimos por primera vez el declive en el flujo de la Nebulosa del Cangrejo en los datos del GBM de Fermi, pensamos que debía estar pasando algo con el instrumento, debido a que los modelos ampliamente aceptados y usados en el comunidad astrofísica predicen que el Cangrejo es una fuente constante”, comenta Colleen Wilson-Hodge del Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA, que lideró un estudio que ha confirmado que esta nebulosa no es la candela estándar que se pensaba que era. “Para descartar cualquier posible efecto instrumental, decidimos recopilar datos de tantos telescopios como fuese posible que hubiesen estado monitorizando rutinariamente la Nebulosa del Cangrejo en los últimos dos años, y nos quedamos sorprendidos al descubrir que todos los instrumentos estaban de acuerdo: la atenuación se debe, inesperadamente, a la propia nebulosa”, añade.

Junto a los datos del GBM Fermi, el extenso conjunto de datos reunido por el equipo de Wilson-Hodge comprende observaciones realizadas con un número de telescopios de alta energía de primer nivel: INTEGRAL de ESA, y RXTE y el Telescopio de Alerta de Estallidos de Swift de la NASA. esta exhaustivo estudio, basado en instrumentos que dependen de distintas técnicas de observación, fue crucial para confirmar un declive intrínseco real del flujo de la Nebulosa del Cangrejo de aproximadamente un 7% en la banda de energía de 15–50 keV (correspondiente a longitudes de onda entre 0,008 y 0,002 nanómetros), y un declive similar en la banda de 50–100 keV (0,002–0,001 nanómetros).

Los datos muestran que el declive se produce en la nebulosa, y no en el púlsar de su interior, dado que no se han detectado variaciones inesperadas en el flujo del pulso. Una posible interpretación física para la atenuación es un cambio en el mecanismo de aceleración de los electrones que forman la nebulosa o en el campo magnético de la nebulosa. Sin importar la causa, la resonancia de este sorprendente resultado va más allá de aprender más sobre la naturaleza de la Nebulosa de Cangrejo, y es probable que tenga enormes implicaciones para todo el campo de la astronomía de alta energía.

“Hasta hace poco, la Nebulosa del Cangrejo era una de las fuentes del cielo de alta energía que se consideraba que era consistente tanto en brillo como en estabilidad”, señala el coautor Erik Kuulkers del Centro de Operaciones Científicas de INTEGRAL de la ESA en España. “La atenuación observada que se describe en nuestro artículo, y otros recientes e históricos informes de llamaradas de muy corto plazo en energías muy altas de rayos gamma, por ejemplo, con AGILE y Fermi LAT, nos hacen cuestionarnos su papel global como una candela estándar fiables. Los astrónomos de rayos-X y rayos gamma se sienten como si les hubiesen tirado de la alfombra que hay bajo sus pies”, añade.

Este resultado no podría haberse logrado con un único telescopio: la clave para el estudio liderado por Wilson-Hodge está en la naturaleza complementaria de las observaciones realizadas con una serie de instrumentos que cubren distintos rangos de energía solapados, desde los 2 a los 500 keV. La contribución del observatorio INTEGRAL de ESA fue clave para descartar la posibilidad de que la atenuación observada fuese un efecto orbital. “Al contrario que otras naves implicadas en el estudio, todas en órbitas de la Tierra relativamente bajas, INTEGRAL tiene una órbita altamente excéntrica, lo que significa que puede realizar observaciones muy por encima de los cinturones de radiación de van Allen que están presentes alrededor de la Tierra”, comenta Chris Winkler, científico del proyecto INTEGRAL. “Por tanto, los detectores a bordo de INTEGRAL funcionan en un entorno que tiene un nivel distinto de radiación de fondo con respecto al resto de naves, y esto nos permite excluir cualquier efecto de fondo inducido por la órbita en la atenuación de la Nebulosa del Cangrejo”, explica.

Sin una candela estándar, será necesario volver a pensar la forma en que se realizan la mayor parte de observaciones de rayos-X y rayos gamma, aunque no está claro cómo. Algunos telescopios, INTEGRAL entre ellos, suelen apuntar regularmente a la Nebulosa del Cangrejo para su calibración. “Probablemente aún seamos capaces de usar el Cangrejo como calibrador, pero tendremos que monitorizar constantemente esta fuente para caracterizar con detalle sus variaciones y tomarlas en cuenta cuando estudiemos los objetos”, dice Kuulkers.

Tampoco está claro, por el momento, si la atenuación continuará de forma indefinida, o si la emisión de alta energía de la Nebulosa del Cangrejo aumentará de nuevo en el futuro. “Estamos ansiosos por ver el resultado de futuras observaciones de la Nebulosa del Cangrejo, y descubrir qué está provocando que esta candela estándar se apague y parpadee”, concluye Wilson-Hodge.


Fecha Original: 12 de enero de 2011
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Comments (4)

  1. [...] This post was mentioned on Twitter by MiGUi, Ciencia Kanija. Ciencia Kanija said: La Nebulosa del Cangrejo: ¿Ya no es una candela estándar? http://bit.ly/eslzTJ [...]

  2. Karlo

    ¿Esto podría significar que la intensidad de otras fuentes de rayos X y gamma ha sido sobreestimada? Un 7% es bastante…

  3. Es un Golpe muy duro para los astronomos de altas energias, todas las calibraciones se basaron en una fuente no estable, lo que significa que tendran que revisar todo.

    Gracias por la nota.

  4. [...] La Nebulosa del Cangrejo: ¿Ya no es una candela estándar?. LOFAR: Otra forma de mirar el Universo (inglés). WISE: Fin de la [...]

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