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26.09.2013 (IEEC)
Científicos encuentran el eslabón perdido de los púlsares en sistema
binarios
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Por primera vez, se ha observado un pulsar, en un sistema binario, transitando entre dos diferentes fases de
comportamiento.
El descubrimiento ha confirmado lo que la teoría venía infiriendo hace tres décadas.
Barcelona, 25.09.2013
En un estudio liderado por el Dr. Alessandro Papitto, en colaboración con la Dra. Nanda Rea y el Profesor ICREA Diego
Torres, investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio ICE(CSIC/IEEC), se ha podido encontrar el eslabón perdido
en el ciclo de las estrellas de neutrones pertenecientes a sistemas binarios de baja masa. Por primera vez se ha podido
observar estas estrellas cambiando de una fase a la otra y viceversa, una teoría que se había elaborado hace casi tres
décadas pero que no se había podido confirmar observacionalmente. El descubrimiento es de tal magnitud que los
resultados científicos serán publicados en la prestigiosa revista Nature. Una estrella de neutrones es, en realidad, el
remanente que queda después de la explosión de una estrella masiva. Las estrellas de neutrones, al ser estrellas
ultracompactas y altamente magnetizadas, tienden a rotar extremadamente rápido, con periodos que pueden llegar a los
milisegundos. Giran muy rápidamente sobre sí mismas y muchas de ellas emiten radiación en ondas radios con una
periodicidad sorprendente, un efecto que se asemeja al de un faro costero que emite su luz de forma periódica. Eso sí,
mientras emiten radiación, sus velocidades de rotación se desaceleran. En el universo, se las puede encontrar de forma
aislada o en sistemas binarios.. Los púlsares de milisegundos tuvieron su momento de gloria cuando en 1982 se
descubrió el primero de estos púlsares que presentaba una anormalidad. El púlsar rotaba demasiado rápido en
comparación con su edad. Era demasiado viejo. Por ende, los científicos plantearon la posibilidad de que estos pulsares
pertenecieran a un sistema binario de estrellas, donde la estrella compañera donará parte de su material y regenerara o
reciclara así el periodo de rotación, acelerando nuevamente al púlsar. Según esta teoría de reciclado, a medida que
recibe masa de su compañera, la estrella de neutrones emite en rayos X y se acelera. Al finalizar la fase de transferencia
de masa, período que puede durar unos centenares de billones de años después, el sistema puede reactivarse
nuevamente como un púlsar de milisegundos, emitiendo ondas de radio. Además, la emisión de rayos X de todos los
púlsares de milisegundos que acretan materia, se manifiesta como erupciones repentinas que duran unos meses. Una
vez finalizadas estas erupciones violentas, se creía entonces que el período entre las mismas es un período de
tranquilidad en donde el púlsar pueda emite en ondas radio. Estas fases estan ligadas a pequeñas variaciones del ritmo
con que la materia es entregada por la estrella compañera llega al pulsar. Estas teorias no habian podido ser
confirmadas en su totalidad ya que, hasta ahora, no se había podido observar un sistema enseñándonos las dos fases.
Sin embargo, esto ha cambiado. En la noche del 28 de marzo del 2013, los científicos, utilizando los telescopios
espaciales INTEGRAL y SWIFT, detectaron un repentino incremento en rayos X de un sistema binario de estrellas, el
IGR J18245-2452, ubicado en el cúmulo de estrellas M28. Las erupciones en rayos X pudieron determinar que el sistema
estaba compuesto por una estrella de neutrones y una estrella compañera de baja masa, clasificándola como una binaria
de baja masa (en inglés, Low Mass X-ray Binary o LMXB). Al detectar a IGR J18245-2452 en rayos X, Alessandro
Papitto y sus colaboradores decidieron buscar en el catálogo ATNF la existencia de antiguos púlsares del cúmulo
globular M28 para ver si había señales de un púlsar existente en la zona. Y, efectivamente, encontraron un pulsar que en
2006 estaba emitiendo en radio y el cual presentaba las mismas características al pulsar de rayos X del 2013 (tenía el
mismo período de rotación, el mismo período orbital y el mismo eje semi-major). No necesitaron de imágenes para
comprobar que lo que estaban viendo era realmente el mismo objeto que, en cuestión de unos años, había cambiado de
fase. Sin embargo, algo todavía más sorprendente es que, al disminuir la emisión en rayos X a principios de mayo del
2013, la emisión en radio tardó solo unos días en reaparecer, confirmando fehacientemente que este sistema
efectivamente estaba cambiado de fase. Tal y como comenta Alessandro Papitto, “este pulsar metamórfico es la prueba
final del enlace evolutivo entre estas dos clases de púlsares, un sistema que se estaba deseando encontrar desde hace
décadas. Es como un fósil que posee las características tanto de dinosaurios como de aves, y que, por lo tanto,
demuestra el enlace evolutivo entre ellos. En este caso, sin embargo, el fósil no está muerto, sino que evoluciona con
tanta rapidez que podemos observar sus cambios en solo unos meses”. El descubrimiento realizado por Alessandro
Papitto y sus colaboradores supone un hito de gran envergadura en el estudio de las estrellas de neutrones en sistemas
binarios. Por primera vez, las observaciones han logrado confirmar las teorías que se propusieron hace más de diez
años, sobre la evolución de estos objetos. Nunca antes se había visto un sistema pasar de una fase a la otra y aún
menos, esperar poder observar el proceso reverso. Este trabajo se ha realizado en colaboración con la Dra. Nanda Rea
y el Profesor ICREA Diego Torres, investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio ICE(CSIC/IEEC).
Ref: A. Papitto, C. Ferrigno, E. Bozzo, N. Rea, L. Pavan, L. Burderi, M. Burgay, S. Campana,T. Di Salvo, M. Falanga, M.
D. Filipovi´c, P. C. C. Freire, J. W. T. Hessels, A. Possenti,S. M. Ransom, A. Riggio, P. Romano, J. M. Sarkissian, I. H.
Stairs, L. Stella16, D. F. Torres,M. H. Wieringa, G. F. Wong, Swinging between rotation and accretion power in a
millisecond binary pulsar, 2013,http://dx.doi.org/10.1038/nature12470
Información adicional: Animació sobre el sistema binari:
https://sre-cloud.estec.esa.int/public.php?service=files&t=a56b06537e754c3f768730b37770a2f4
Información de Contacto: Alessandro Papitto Institut de Ciencies de l’Espai (IEEC-CSIC) E-mail.
[email protected] Tel: +34 93 581 4367 Eva Notario Departamento de Comunicación Institut d’Estudis Espacials de
Catalunya (IEEC) E-mail: [email protected] Tel: +34 93 280 2088