Cuando una estrella agota su combustible nuclear hacia el final de su vida útil, sufre un colapso gravitacional y arroja sus capas externas. Esto da como resultado una magnífica explosión conocida como supernova, que puede conducir a la creación de un agujero negro, un púlsar o una enana blanca. Y a pesar de décadas de observación e investigación, todavía hay muchos científicos que no saben sobre este fenómeno.
Afortunadamente, las observaciones en curso y los instrumentos mejorados están conduciendo a todo tipo de descubrimientos que ofrecen oportunidades para nuevas ideas. Por ejemplo, un equipo de astrónomos del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) y la NASA observaron recientemente un púlsar de "bala de cañón" que se aleja de la supernova que se cree que lo creó. Este hallazgo ya proporciona información sobre cómo los púlsares pueden aumentar la velocidad de una supernova.
El púlsar, que se denomina PSR J0002 + 6216 (J0002), se encuentra a unos 6.500 años luz de la Tierra. Fue descubierto originalmente en 2017 por científicos ciudadanos que trabajan para un proyecto llamado [correo electrónico protegido], que se basa en voluntarios para analizar datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA (FGST). Este proyecto ha sido responsable del descubrimiento de 23 púlsares hasta el momento.
Sin embargo, fue este descubrimiento en particular lo que fue especialmente significativo. Desde que se descubrió por primera vez, un equipo dirigido por Frank Schinzel del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) realizó observaciones de radio de seguimiento utilizando la matriz muy grande Karl G. Jansky (VLA) en Nuevo México. Estos mostraron que el púlsar tenía una cola de partículas conmocionadas y energía magnética que se extendía 13 años luz detrás de él.
Aún más interesante fue el hecho de que esta cola apuntaba hacia el centro de un remanente de supernova ubicado a 53 años luz detrás de él (CTB 1). Esta cola fue el resultado del rápido movimiento del púlsar a través del gas interestelar, que resultó en ondas de choque que producen energía magnética y partículas aceleradas a su paso. Como Shinzel explicó en un reciente comunicado de prensa de la NASA:
“Gracias a su estrecha cola en forma de dardo y su ángulo de visión fortuito, podemos rastrear este púlsar directamente hasta su lugar de nacimiento. Un estudio más detallado de este objeto nos ayudará a comprender mejor cómo estas explosiones pueden "patear" las estrellas de neutrones a una velocidad tan alta ".
Confiando en los datos de Fermi, el equipo pudo medir qué tan rápido y en qué dirección se movía el púlsar. Esto se logró mediante una técnica conocida como "sincronización del púlsar", donde los destellos de rayos gamma que se producen con cada rotación del púlsar (en el caso de J0002, 8,7 veces por segundo) se utilizan para rastrear el movimiento.
A partir de esto, el equipo determinó que J0002 viajaba a una velocidad de aproximadamente 1125 km / s (700 mps) o 4 millones de km / h (2.5 millones de mph). En el pasado, los científicos observaron que los púlsares viajaban a altas velocidades, pero a una velocidad promedio que era aproximadamente cinco veces más lenta: 240 km / s (150 mps). Como Dale Frail (un investigador de la NRAO que formó parte del equipo de descubrimiento) explicó:
“Los restos de la explosión en el remanente de supernova originalmente se expandieron más rápido que el movimiento del púlsar. Sin embargo, los escombros fueron ralentizados por su encuentro con el material tenue en el espacio interestelar, por lo que el púlsar pudo atraparlo y alcanzarlo ”.
El equipo también determinó que el púlsar finalmente habría alcanzado el caparazón en expansión creado por la supernova. Al principio, los escombros en expansión de la supernova se habrían movido hacia afuera más rápido que J0002, pero después de aproximadamente 5000 miles de años, la interacción de la cáscara con el gas interestelar lo ralentizó gradualmente. Por 10,000 años, que es lo que los astrónomos están viendo ahora, el púlsar estaba muy fuera del caparazón.
Si bien los astrónomos saben desde hace tiempo que los púlsares pueden obtener una gran velocidad de las explosiones de supernovas que los crean, no están claros en cuanto a cómo sucede eso. Una posible explicación es que las inestabilidades en la estrella en colapso podrían haber producido una región de materia densa y de lento movimiento que comenzó a arrastrar la estrella de neutrones, acelerándola gradualmente desde el centro de la explosión.
"Este púlsar se está moviendo lo suficientemente rápido como para eventualmente escapar de nuestra Vía Láctea", dijo Frail. “Se han propuesto numerosos mecanismos para producir la patada. Lo que vemos en PSR J0002 + 6216 respalda la idea de que las inestabilidades hidrodinámicas en la explosión de supernova son responsables de la alta velocidad de este púlsar ”.
Mirando hacia el futuro, el equipo planea realizar observaciones adicionales utilizando el VLA, el Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation y el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Con suerte, estos seguimientos proporcionarán más pistas sobre cómo este púlsar aumentó tanta velocidad, lo que podría ayudar en gran medida a resolver parte del misterio que aún rodea las explosiones de supernovas.
Estos resultados se compartieron recientemente en la 17ª reunión de la División de Astrofísica de Alta Energía (HEAD) de la Sociedad Astronómica Americana, que se celebró del 17 al 21 de marzo en Monterey, California. También son objeto de un estudio que se está revisando para su publicación en el último número de The Astrophysical Journal Letters.
