Descubierta la viuda negra estelar con el periodo orbital más corto del cosmos

Artículo publicado el 25 de octubre de 2012 en SINC

Por primera vez se ha descubierto un púlsar de milisegundos a través de su emisión de rayos gamma. El periodo orbital de PSR J1311-3430, situado en la constelación de Centaurus, es de tan solo 93 minutos. Es un sistema binario denominado ‘viuda negra’ porque la radiación emitida por el púlsar evapora poco a poco a su estrella acompañante. En el hallazgo han participado investigadores del CSIC.

Mientras que la Tierra tarda 365 días en completar su órbita, el púlsar recién descubierto PSRJ1311‐3430 lo hace en tan solo 93 minutos, lo que le convierte en la estrella de neutrones de un sistema binario con el periodo orbital más corto medido hasta la fecha. Se trata, además, del primer hallazgo de un púlsar de milisegundos realizado gracias a su emisión de rayos gamma.

Púlsar evaporando estrella © Crédito: NASA/ESA


Las peculiaridades de este nuevo objeto, en cuyo descubrimiento ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas(CSIC), aparecen recogidas en la revista Science.

A este tipo de sistemas binarios se les conoce popularmente como ‘viudas negras’ debido a que durante el baile que efectúan el púlsar y su estrella acompañante alrededor del centro de masa, el fuerte viento de partículas emitido por el primero provoca la paulatina vaporización de la segunda. La investigadora del Instituto de Ciencias del Espacio (centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Barcelona) Daniela Hadasch, que ha participado en el trabajo, compara este fenómeno con “la gran hembra de araña que devora al macho, de menor tamaño, tras el apareamiento”.

Una de las características más relevantes de la investigación estriba en la propia naturaleza del hallazgo ya que, por primera vez, se ha basado en la radiación gamma emitida por el púlsar. Hadasch afirma: “Hasta ahora, los púlsares con un periodo de rotación de milisegundos solo podían ser detectados mediante sus emisiones de radio”.

El equipo liderado por investigadores del Instituto Max Planck (Alemania) ha desarrollado una nueva metodología de análisis gracias a la cual ha sido posible el seguimiento de este tipo de radiación. Por su parte, Andrea Caliandro, investigador en el mismo centro que Hadasch y también colaborador de la investigación, comenta: “La nube de vapor generada por la estrella acompañante del púlsar absorbe la mayor parte de sus emisiones de radio, lo que ha dificultado su descubrimiento”.

Caliandro confía en que “la nueva metodología desarrollada en esta investigación facilite el hallazgo de estos esquivos objetos estelares”.

Un baile rápido

Durante los 93 minutos en los que PSR J1311‐3430 tarda en recorrer su órbita, este rota casi 2 800 000 veces sobre sí mismo, puesto que su periodo de rotación es de tan solo 2,56 milisegundos, lo que lo convierte en uno de los más veloces del cosmos y el primero en ser detectado a través de su radiación gamma.

Aproximadamente, solo en una de cada millón de sus rotaciones, el púlsar emite un único fotón que logra alcanzar el telescopio Fermi. El equipo de investigación ha utilizado los datos recogidos durante cuatro años por este observatorio espacial de rayos gamma.

Por su parte, la estrella que acompaña a PSR J1311‐3430 “ha resultado ser inusualmente densa”, asegura Hadasch. Mientras que su diámetro es de tan solo 88 000 kilómetros, aproximadamente el 60% del tamaño de Júpiter, su masa es unas ocho veces superior a la de dicho planeta. Estas cifras le confieren una densidad equivalente a 30 veces la del Sol.

Esta estrella, cuyo núcleo se supone de helio, decrecería paulatinamente a medida que se calienta y evapora por la radiación del púlsar. Por el contrario, dicha masa desprendida sería asimilada por el púlsar, lo que aumentaría cada vez más su velocidad de rotación. Ambos compañeros, localizados en la constelación de Centaurus, están separados por tan solo 520 000 kilómetros, lo que equivale a 1,4 veces la distancia entre la Tierra y la Luna.


Referencia bibliográfica: H. J. Pletsch et al. “Binary Millisecond Pulsar Discoverty via Gamma‐Ray Puslations”. Science. DOI:10.1126/science.1229054

Fecha Original: 25 de octubre de 2012
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Comments (7)

  1. Es interesante lo que cada día se descubre el nuestro Universo que, nunca dejará de maravillarnos. También es cierto que, el asombro, está cada vez más lejos a medida que nuestros conocimientos aumenta.

    Un púlsar es una fuente de radio desde la que se recibe un tren de pulsos altamente regular. Han sido catalogados cerca de un millar de púlsares desde que se descubriera el primero en 1967. Los Púlsares son Estrellas de Neutrones en rápida rotación, con un diámetro de 20-30 Km. Las estrellas se hallan altamente magnetizadas (alrededor de 10 exp. 8 tesla), con el eje magnético inclinado con respecto al eje de rotación. Verdaderamente, PSR J1311‐3430 es bastante atípico.

    La emisión de radio se cree que surge por la aceleración de partículas cargadas por encima de los polos magnéticos. A medida que rota la estrella, un haz de ondas de radio barre la Tierra, siendo entonces observado el pulso, de forma similar a la luz de un faro. Los períodos de los pulsos son típicamente de 1 s pero varían desde los 1,56 ms (púlsares de milisegundo) hasta los 4,3 s

    Los períodos de los pulsos se alargan gradualmente a medida que las estrellas de neutrones pierden energía rotacional, aunque unos pocos púlsares jóvenes son propensos a súbitas perturbaciones conocidas como ráfagas. Las medidas precisas de tiempos en los púlsares han revelado la presencia de púlsares binarios, y un púlsar, PSR 1257+12, se ha demostrado que está acompañado por objetos de masa planetaria. Han sido detectados destellos ópticos procedentes de unos pocos púlsares, notablemente los Púlsares del Cangrejo y Vela.

    La mayoría de los púlsares se piensa que se crean en explosiones de supernova por el colapso del núcleo de una estrella supergigante, aunque en la actualidad hay considerables evidencias de que al menos algunos de ellos se originan a partir de enanas blancas que han colapsado en estrellas de neutrones después de una acreción de masa de una estrella compañera. (Púlsar reciclado).

    La gran mayoría de los púlsares conocidos se encuentran en la Vía Láctea y están concentrados en el plano galáctico. Se estima que hay unos 100.000 púlsares en la Galaxia. Las observaciones de la dispersión interestelar y del efecto Faraday en los púlsares suministran información sobre la distribución de electrones libres y de los campos magnéticos de la Vía Láctea.

    El primer púlsar binario conocido, PSR 1913+16, fue descubierto en 1974. Consiste en un púlsar que tiene 17 pulsaciones por segundo, en una órbita altamente excéntrica con un período de 7,75 horas alrededor de una segunda estrella de neutrones en la que no se han observado pulsaciones. Cada estrella tiene unas 1,4 masas solares, próxima al límite de Chandrasekhar, y el período orbital se está acortando gradualmente debido a la pérdida de energía a través de radiación gravitacional.

    Otro púlsar binario destacable es PSR 1957 + 20, llamado en ocasiones púlsar de la viuda negra (ya véis que no es sólo el que aquí nos presentan), en el que la intensa radiación procedente del pulsar está evaporando su pequeña estrella compañera. Algunos púlsares binarios se saben ahora que son púlsares reciclados que han adquirido altas velocidades de rotación debido a la acreción de gas procedente del compañero.

    En fin, amigos, como podéis ver, sabemos más de estos exóticos objetos que de nosotros mismos que, a decir verdad, somos el enigma más grande que el universo contiene: Hemos hecho un increíble viaje que va, desde la materia “inerte” hasta los pensamientos.

    ¿Quién puede explicar eso? Yo, desde luego que no.

    Buen fin de semana.

  2. Aficionado

    Buenas, magnífica noticia de un excelente blog… Me ha surgido una pregunta probablemente absurda después de leer las como siempre presentes y excelentes aclaraciones de Emilio Silvera … ¿Los púlsares y agujeros negros siempre sólo se forman tras la explosión de una enana blanca que roba material a otra compañera al llegar a las 1,44 masas solares? De esta manera… ¿Todos los pulsares tendrán una masa cercana a este límite y dicha masa sería también con la que se empezarían a formar siempre los agujeros negros?

    Un saludo, muchas gracias al blog y a Emilio por el suyo que también sigo… ayudan a los que no tenemos tanto conocimiento ni capacidad para entender un poco más este precioso y asombroso lugar en el que nos ha tocado vivir.

    • reneco

      Por lo que tengo entendido un pulsar al ser una estrella de neutrones solo podría alcanzar un par de masas solares, mas allá de eso colapsaría convirtiéndose en un agujero negro dejando de ser un pulsar, ademas no necesariamente tiene que estar acompañado de una estrella compañera ya que puede estar alimentado por polvo interestelar

  3. Tom Wood

    “Aproximadamente, solo en una de cada millón de sus rotaciones, el púlsar emite un único fotón que logra alcanzar el telescopio Fermi. El equipo de investigación ha utilizado los datos recogidos durante cuatro años por este observatorio espacial de rayos gamma.”
    “Caliandro confía en que “la nueva metodología desarrollada en esta investigación facilite el hallazgo de estos esquivos objetos estelares”.”

    Las técnicas de detección en la región gamma en estos casos (espacio exterior) son muy criticas; por lo que creo que van a tener que seguir calibrándola por anos (comparándolas) con datos conocidos para hacerla rutinaria y fiable. Pero sin duda una novedad el avernos movido hacia esa zona espectral de emisión de esos potentados bichos estelares.
    Aquí pueden hácese una idea, de cuan magnético son:
    http://francisthemulenews.wordpress.com/2012/10/21/nota-dominical-en-un-campo-magnetico-estatico-todo-objeto-puede-levitar/#comment-22826

  4. ozzy

    ¡Geniales la explicaciones de Emilio!
    Un saludo

    • ¡Hola, amigo Ozzy!

      Alegra “verte” por aquí y, cada uno aprendemos del otro en lugares mágicos como este. El saludo te es correspondido con afecto.

      Buen domingo a todos.

  5. Excelente artìculo y con la la interveciòn de Don Emilio, mucho màs, que lo hace màs ameno, ya que nos puede explicar un poco en que consiste esto, un gran saludo a Ozzy.

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