Mientras que la Tierra tarda 365 días en completar su órbita, el nuevo púlsar PSR J1311-3430 lo hace en tan sólo 93 minutos, lo que lo 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.
Las peculiaridades de este nuevo objeto, en cuyo descubrimiento ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), aparecen recogidas en la revista Science.
Los púlsares son los restos compactos de explosiones de estrellas masivas. Algunas de ellas giran en torno a sus propios ejes cientos de veces por segundo, emitiendo haces de radiación en el espacio. Hasta ahora, sólo se puede conocer a través de sus emisiones de radio pulsantes.
El PSR J1311 inusual-3430 sistema de pulsar con el primer púlsar de milisegundos descubierto únicamente por su faro, como emisiones de rayos gamma (magenta). El sistema récord pulsar es tan compacto que se ajuste completamente dentro de nuestro sol. Esta representación esquemática muestra el Sol, la órbita del compañero y la compañera en su tamaño máximo posible a escala real, el púlsar se ha ampliado enormemente en contraste.
Crédito: SDO / AIA (sol), AEI
Ahora, científicos del Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein / AEI) en Hannover con la asistencia del Instituto Max Planck de Radioastronomía han descubierto un púlsar de milisegundos únicamente a través de su radiación gamma pulsada. Un método de análisis de datos desarrollado por el IEM fue crucial para el éxito. El púlsar es acompañado por una inusual sub-estelar pareja, que se vaporiza, de ahí el nombre de "viuda negro".
En 1994, los astrónomos descubrieron una fuente de fuertes rayos gamma en la constelación de Centaurus. Se sospecha que un púlsar fue el origen de la radiación energética. Ahora, un equipo de científicos dirigido por Holger Pletsch, del Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein, AEI) ha resuelto el misterio e identificaron al culpable: el milisegundo de rayos gamma púlsar PSR J1311-3430. El Desarrollo de un método de análisis de datos nuevo por los científicos AEI permitido el descubrimiento, ya que rápidamente púlsares giran son muy difíciles de encontrar. Un mapa del cielo en rayos gamma como se ha visto por el Telescopio de Gran Área de Fermi de la NASA del satélite a lo largo de cuatro años. La codificación de color de azul a través de rojo a amarillo muestra la intensidad de la radiación gamma detectada a partir de un sector del cielo medición 200 por 100 diámetros de la Luna en coordenadas galácticas. La radiación gamma desde el plano de la Vía Láctea puede ser visto como una banda horizontal. La recién descubierta de radio púlsar J1311-3430 se puede ver claramente como una fuerte fuente de rayos gamma. Crédito: AEI
Para identificar de forma inequívoca un pulsar de rayos gamma, los astrónomos deben conocer sus propiedades a muy alta precisión. Esto incluye su posición, frecuencia de giro, y cómo los últimos cambios en el tiempo. Si el pulsar es en un sistema binario, el análisis del problema es aún más complicado: al menos tres parámetros orbitales adicionales tienen que ser determinadas también.
En el caso de PSR J1311-3430 los astrónomos habían observado ya el compañero, que se calienta por la radiación del púlsar, con telescopios ópticos. De esta forma pudieron para restringir parcialmente los parámetros orbitales y limitar la posición del púlsar.
"Hemos desarrollado un método particularmente eficaz para buscar los datos de satélite Fermi de la NASA para la gamma-ray púlsares de milisegundos, incluidos los sistemas binarios. Sólo este método nos permitió explorar los rangos de los parámetros de ancho ", dice Holger Pletsch, autor principal del artículo publicado en Science. El nuevo método de análisis permite a los científicos llevar a cabo una "búsqueda ciega" de rayos gamma púlsares de milisegundos por primera vez -. Hasta frecuencias muy altas hilado Este ordenador gráfico muestra la estructura del satélite Fermi de la NASA. La central, con forma de caja plataforma de instrumentación se encuentra entre los paneles solares. El Telescopio de Gran Área, cuyos datos los astrónomos evaluados, se esconde debajo de la cubierta negro visible en la parte superior. Crédito: NASA Los científicos analizaron los datos de Fermi en el clúster informático Atlas en el AEI. "Nuestra búsqueda utiliza los datos recogidos por el satélite de rayos gamma durante un total de cuatro años. Muy pronto después de empezar a ejecutar el análisis, una clara señal apareció en los resultados. Lo que vimos fue muy emocionante ", dice Pletsch.
PSR J1311-3430 gira 390 veces por segundo, emitiendo fotones de rayos gamma en el espacio en forma de un haz, similar a un faro. En aproximadamente uno de cada un millón de revoluciones del púlsar, un solo fotón llega al detector a bordo de Fermi.
La señal de rayos gamma también revela mucho sobre el compañero para los astrónomos: el movimiento orbital del sistema binario modula los tiempos de llegada de fotones, dando información acerca de la estrella compañera. "El objeto compañero es pequeño y denso inusual", dice el director AEI Bruce Allen. "Es por lo menos ocho veces más masiva que el planeta Júpiter, pero con un máximo del 60 por ciento del radio del planeta."
A partir de esta información, los investigadores calcularon la densidad del compañero, que resultó ser extraordinariamente alto, es alrededor de 30 veces más densa que la del sol. Es de suponer que el pequeño compañero es el remanente de una estrella compacta, que ha estado orbitando el púlsar desde los primeros tiempos. Con el tiempo, el pulsar acreción materia de la estrella, acelerando su rotación. Pulsar y compañero se acercó más y más cerca.
"En la actualidad, el núcleo remanente estelar, que presumiblemente se compone principalmente de helio, se calienta por la radiación del púlsar y se evapora literalmente", dice Holger Pletsch. Los astrónomos llaman a este tipo de 'viuda de negro' pulsar A, en analogía con una espe-cie de araña que mata al macho después del apareamiento menor. En un futuro lejano, PSR J1311-4330, posiblemente podría vaporizar completamente su compañero y desde entonces trav-el espacio a través de solos.
Y eso no es todo: "Nuestro descubrimiento no es sólo un principio, sino que también le permite seleccionar varios registros nuevos", explica Bruce Allen. En la actualidad, la extraña pareja está en órbita alrededor de su centro común de masa en una trayectoria circular casi perfecta en sólo 93 minutos. Este es el más corto período orbital conocida de todos los púlsares en sistemas binarios.
A una distancia de sólo 1,4 Tierra-Luna separaciones, el sistema binario es la más cercana conocida hasta la fecha con un púlsar. El púlsar está acelerando a lo largo de su órbita circular con al menos 13.000 kilómetros por hora. Su peso ligero compañero es aún más rápida, en hasta 2,8 millones de kilómetros por hora.
Holger Pletsch y sus colegas también tuvieron un vistazo de cerca a mayores observaciones con el telescopio de radio Banco Verde en el oeste de Virginia, pero no pudieron encontrar el rápido pulsar aquí. "Al parecer, la nube de material vaporizado de la compañía absorbe la mayor parte de las emisiones de ondas de radio del púlsar y, posiblemente, lo hace invisible a los telescopios de radio", dice Lucas Guillemot, del Instituto Max Planck de Radio Astronomía en Bonn, co-autor de la publicación. Los científicos ya están planeando nuevas observaciones a las frecuencias de radio más altas. Tienen la esperanza de usarlas para determinar con precisión la distancia del objeto desde la Tierra, por ejemplo.
Sistemas como éste proporcionan a los astrónomos nuevos conocimientos sobre la evolución de los sistemas binarios muy cercanos, que son hasta ahora todavía no del todo comprendidas. PSR J1311-3430 también podría arrojar nueva luz sobre la generación de los fotones de rayos gamma y las emisiones de radio en el fuerte campo magnético del púlsar.
El púlsar puede ser sólo la punta del iceberg: muchos otros sin identificar fuentes de rayos gamma pueden albergar sistemas igualmente inusuales. Treinta años después del descubrimiento del primer púlsar de milisegundos en el rango de radio, el método de análisis de la novela de los investigadores del Instituto Max Planck en el AEI ha abierto una nueva puerta a la identificación más fácil de estos objetos celestes difícil de alcanzar.
Pletsch, HJ et al., Binary milisegundos Pulsar descubrimiento a través de Gamma-Ray Express Pulsaciones Science, 25 de octubre 2012
Contactos y fuentes: Dr. Holger J. Pletsch Max-Planck-Gesellschaft
vía/ beforeitsnews.com
