Cuando las estrellas masivas alcanzan el final de su ciclo de vida, explotan en una supernova masiva y desechan la mayor parte de su material. Lo que queda es un "púlsar de milisegundos", una estrella de neutrones súper densa y altamente magnetizada que gira rápidamente y emite rayos de radiación electromagnética. Finalmente, estas estrellas pierden su energía rotacional y comienzan a disminuir, pero pueden acelerar nuevamente con la ayuda de un compañero.
Según un estudio reciente, un equipo internacional de científicos fue testigo de este raro evento al observar un púlsar ultralento ubicado en la vecina galaxia de Andrómeda (XB091D). Los resultados de su estudio indicaron que este púlsar se ha acelerado durante el último millón de años, lo que probablemente sea el resultado de un compañero capturado que desde entonces ha restaurado su velocidad de rotación rápida.
Típicamente, cuando un púlsares se empareja con una estrella ordinaria, el resultado es un sistema binario que consiste en un púlsar y una enana blanca. Esto ocurre después de que el púlsar retira las capas externas de una estrella y la convierte en una enana blanca. El material de estas capas externas forma un disco de acreción alrededor del púlsar, que crea un "punto caliente" que irradia brillantemente en el espectro de rayos X y donde las temperaturas pueden alcanzar los millones de grados.
El equipo fue dirigido por Ivan Zolotukhin del Instituto Astronómico Sternberg de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov (MSU), e incluyó astrónomos de la Universidad de Toulouse, el Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) y el Observatorio Astrofísico Smithsoniano. Los resultados del estudio fueron publicados en El diario astrofísico bajo el título "El Pulsar de rayos X de giro más lento en un cúmulo globular extragaláctico".
Como afirman en su artículo, la detección de este púlsar fue posible gracias a los datos recopilados por el observatorio espacial XMM-Newton de 2000-2013. En este tiempo, XMM-Newton ha reunido información sobre aproximadamente 50 mil millones de fotones de rayos X, que los astrónomos de Lomosov MSU han combinado en una base de datos en línea abierta.
Esta base de datos ha permitido a los astrónomos observar de cerca muchos objetos descubiertos previamente. Esto incluye XB091D, un púlsar con un período de segundos (también conocido como un "segundo púlsar") ubicado en uno de los cúmulos estelares globulares más antiguos de la galaxia de Andrómeda. Sin embargo, encontrar las fotos de rayos X que les permitirían caracterizar XB091D no fue una tarea fácil. Como Ivan Zolotukhin explicó en un comunicado de prensa de MSU:
“Los detectores en XMM-Newton detectan solo un fotón de este púlsar cada cinco segundos. Por lo tanto, la búsqueda de púlsares entre los extensos datos de XMM-Newton se puede comparar con la búsqueda de una aguja en un pajar. De hecho, para este descubrimiento tuvimos que crear herramientas matemáticas completamente nuevas que nos permitieron buscar y extraer la señal periódica. Teóricamente, hay muchas aplicaciones para este método, incluidas las que están fuera de la astronomía ".
Basado en un total de 38 observaciones XMM-Newton, el equipo concluyó que este púlsar (que era el único púlsar conocido de este tipo más allá de nuestra galaxia en ese momento), se encuentra en las primeras etapas de "rejuvenecimiento". En resumen, sus observaciones indicaron que el púlsar comenzó a acelerar hace menos de 1 millón de años. Esta conclusión se basó en el hecho de que XB091D es el púlsar de racimo globular giratorio más lento descubierto hasta la fecha.
La estrella de neutrones completa una revolución en 1.2 segundos, que es más de 10 veces más lenta que el poseedor del récord anterior. A partir de los datos que observaron, también pudieron caracterizar el entorno alrededor de XB091D. Por ejemplo, descubrieron que el púlsar y su par binario se encuentran en un cúmulo globular extremadamente denso (B091D) en la galaxia de Andrómeda, a unos 2.5 millones de años luz de distancia.
Se estima que este cúmulo tiene 12 mil millones de años y contiene millones de estrellas débiles y viejas. Su compañero, mientras tanto, es una estrella de masa solar de 0.8, y el sistema binario tiene un período de rotación de 30.5 horas. Y estiman que en aproximadamente 50,000 años, el púlsar se acelerará lo suficiente como para tener nuevamente un período de rotación medido en milisegundos, es decir, un púlsar de milisegundos.
Curiosamente, la ubicación de XB910D dentro de esta vasta región de estrellas de súper alta densidad es lo que le permitió capturar a un compañero hace aproximadamente 1 millón de años y comenzar el proceso de "rejuvenecimiento" en primer lugar. Como explicó Zolotukhin:
“En nuestra galaxia, no se observan tales púlsares de rayos X lentos en 150 cúmulos globulares conocidos, porque sus núcleos no son lo suficientemente grandes y densos como para formar estrellas binarias cercanas a una velocidad suficientemente alta. Esto indica que el núcleo del cúmulo B091D, con una composición extremadamente densa de estrellas en el XB091D, es mucho más grande que el del cúmulo habitual. Entonces estamos tratando con un objeto grande y bastante raro, con un denso remanente de una pequeña galaxia que la galaxia de Andrómeda una vez devoró. La densidad de las estrellas aquí, en una región que tiene aproximadamente 2.5 años luz de diámetro, es aproximadamente 10 millones de veces mayor que en la vecindad del Sol ".
Gracias a este estudio, y las herramientas matemáticas que el equipo desarrolló para encontrarlo, los astrónomos probablemente podrán volver a visitar muchos objetos descubiertos previamente en los próximos años. Dentro de estos conjuntos de datos masivos, podría haber muchos ejemplos de eventos astronómicos raros, a la espera de ser presenciados y caracterizados adecuadamente.
Lectura adicional: The Astrophysical Journal, Universidad Estatal de Moscú Lomonosov
