El papel de la rotación estelar en las emisiones de radio

13/6/2022 de Media INAF / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Fotograma extraído del vídeo de Jeffrey C. Chase “How rotation speed and centrifugal breakout affect star brightness” (UDelaware). Fuente: Media INAF.

Las estrellas magnéticas calientes son fuentes intensas de emisión de radio. El descubrimiento se realizó a fines de la década de 1980 utilizando el radiotelescopio VLA, que apenas había comenzado su extraordinaria actividad de observación hace unos años. La emisión de radio de estrellas calientes y magnéticas es producida por electrones que se mueven dentro de sus magnetosferas a velocidades cercanas a las de la luz. La radiación electromagnética emitida por electrones relativistas que se mueven en presencia de un campo magnético se denomina radiación girosincrotrón.

Las temperaturas de las estrellas calientes y magnéticas para las que se ha medido la luminosidad en frecuencias de radio cubren un rango que va desde alrededor de 9000 a alrededor de 25000 grados Kelvin. Los tipos espectrales correspondientes se extienden desde estrellas calientes de tipo B hasta estrellas más frías de tipo A. El origen de estos electrones muy rápidos se había explicado gracias a la presencia de vientos estelares. De hecho, a gran distancia de la superficie, donde el campo magnético debilita su intensidad, el empuje del viento se vuelve capaz de romper las líneas de fuerza del propio campo magnético. En estas regiones de ruptura del campo se origina  el mecanismo que acelera localmente los electrones llevándolos a velocidades cercanas a la de la luz .

Después de muchos años de investigación observacional y teórica llevada a cabo por los investigadores del Observatorio y de la Universidad de Catania, la investigación realizada mediante la recopilación de una enorme cantidad de datos obtenidos al medir la emisión producida en radiofrecuencias por muchas estrellas calientes y magnéticas (observaciones llevado a cabo utilizando instrumentos como VLA y ATCA) y desarrollando modelos teóricos capaces de simular la emisión de radio de las magnetosferas que rodean a este tipo de estrellas, se entendió que era necesario revisar el papel del viento estelar en el origen de los electrones relativistas. De hecho, las observaciones en diferentes bandas de radio durante largos intervalos de tiempo han permitido localizar con bastante fidelidad la distancia a la superficie estelar donde se aceleran los electrones responsables de la radiación girosincrotrón. Mientras que las estrellas más calientes (típicamente 20 000 K) son capaces de desarrollar un viento estelar bastante intenso, las estrellas con temperaturas más bajas (típicamente menos de 15 000 K) no tienen un viento estelar lo suficientemente fuerte como para romper las líneas del campo magnético a la distancia adecuada que permite explicar las observaciones a las diferentes radiofrecuencias. El viento estelar no puede ser, por tanto, el principal causante que estimule los mecanismos de aceleración.

Mediante el estudio de una muestra de unas 30 estrellas magnéticas de tipo espectral entre B y A, cuya emisión de radio ha sido medida y de las que disponemos de información fiable sobre sus parámetros estelares fundamentales (como temperatura, tamaño, periodo de rotación, distancia a la Tierra , intensidad del campo magnético), se ha comprendido que su brillo de radio depende de una combinación de parámetros estelares en los que no aparece la temperatura de la estrella. El parámetro físico del que depende el brillo de la radio es la relación entre el flujo magnético y el período de rotación. Desde un punto de vista cualitativo, este resultado se puede resumir diciendo que las estrellas que tienen un gran flujo magnético y un corto período de rotación (es decir, giran muy rápido) también son muy brillantes en la banda de radio.

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