La luz de mayor energía observada en una estrella de pocos kilómetros de tamaño

13/1/2016 de Max Planck Institute for Physics / Astronomy & Astrophysics

La estrella de neutrones (la bola roja) con su potente campo magnético (líneas blancas) gira alrededor de sí misma casi 30 veces por segundo inyectando electrones de alta energía en el espacio que la rodea. Las regiones verde y azul marcan zonas diferentes de aceleración de partículas donde podrían originarse los fotones detectados. La zona verde se encuentra en las cercanías de la magnetosfera del púlsar, mientras que la azul está a 100 000 km de distancia del pulsar. Crédito: Patricia Carcelén Marco.

Científicos que trabajan con datos del observatorio Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov (MAGIC)  han anunciado el descubrimiento de la radiación pulsada de mayor energía jamás detectada en una estrella de neutrones, en el centro de la supernova de 1054 d.C., conocida como el púlsar del Cangrejo.

El púlsar del Cangrejo es el cadáver que quedó cuando la estrella que creó la nebulosa del Cangrejo explotó como supernova. Tiene una masa de 1.5 veces la masa del Sol, concentrada en un objeto de unos 10 km de diámetro, gira 30 veces por segundo y está rodeada por un intenso campo magnético diez billones de veces más potente que el del Sol, llamándose magnetosfera la región que este campo ocupa del espacio. La rotación del campo magnético también crea campos eléctricos intensos que literalmente arrancan electrones de la superficie de la estrella. Cuando estos electrones son acelerados hacia el exterior emiten haces de radiación que nos llegan cada vez que el haz cruza nuestra línea visual, como un faro.

En 2011 los observatorios MAGIC y VERITAS descubrieron inesperadamente fotones  de luz de muy alta energía. Emma de Oña Wilhelmi, del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC-CSIC, Barcelona), investigadora principal de este programa de observación, comenta: «Realizamos observaciones profundas del púlsar del Cangrejo con MAGIC par entender este fenómeno, esperando medir la energía máxima de los fotones pulsantes». Roberta Zanin, del ICCUB-IEEC, continúa: «Las nuevas observaciones extendieron esta cola mucho más alto, por encima de energías de TeV, esto es, varias veces mayores que las medidas previas, violando todos los modelos teóricos que pensábamos que son relevantes en las estrellas de neutrones».

Los fotones llegan en dos haces concretos que deberían de ser creados lejos de la superficie de la estrella de neutrones: en el límite de la magnetosfera o fuera de ella en el viento ultrarrelativista de partículas que rodea el púlsar y que es capaz de acelerar los electrones a estas energías y hacerles escapar al gran poder de absorción de la atmósfera magnetizada. Pero, muy sorprendentemente, los haces de TeV llegan al mismo tiempo que los de ondas de radio y los de rayos X, que con mucha probabilidad se originan dentro de la magnetosfera. Esta estrecha sincronización de los haces de diferentes energías implica que la radiación está siendo producida en una región bastante pequeña. Daniel Galindo Fernandez (ICCUB-IEEC, Barcelona) añade: «Dónde y cómo se crea esta emisión de TeV sigue siendo incierto y difícil de reconciliar con las teorías estándar». David Carreto Fidalgo, de la Universidad Complutense de Madrid, añade: «Pero cómo y dónde se consigue este efecto en una región tan pequeña desafía nuestros conocimientos de física».

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