RCW 103, un joven magnetar o púlsar.

Probablemente el púlsar más lento jamás detectado.

Imagen compuesta de RCW 103 en rayos X y luz óptica.

Usando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y otros observatorios de rayos X, los astrónomos han encontrado evidencia de lo que es probablemente uno de los pulsares más extremos, o estrellas rotatorias de neutrones, jamás detectadas. La fuente presenta propiedades de una estrella de neutrones altamente imantada, o magnetar, pero su período de hilado deducido es miles de veces más largo que cualquier pulsar jamás observado.

Durante décadas, los astrónomos han sabido que hay una fuente compacta y densa en el centro de RCW 103, los restos de una explosión de supernova ubicada a unos 9.000 años luz de la Tierra. Esta imagen compuesta muestra RCW 103 y su fuente central, conocida oficialmente como 1E 161348-5055 (1E 1613, para abreviar), en tres bandas de luz de rayos X detectadas por Chandra. En esta imagen, los rayos X más bajos de energía de Chandra son rojos, la banda media es verde, y los rayos X más altos de la energía son azules. La fuente de rayos X azul brillante en el centro de RCW 103 es 1E 1613. Los datos de rayos X se han combinado con una imagen óptica del sondeo de cielo digitalizado.

Los observadores habían acordado previamente que 1E 1613 es una estrella de neutrones, una estrella extremadamente densa creada por la supernova que produjo RCW 103. Sin embargo, la variación regular en el brillo de rayos X de la fuente, con un período de aproximadamente seis horas y media, presentó un rompecabezas. Todos los modelos propuestos tenían problemas para explicar esta periodicidad lenta, pero las ideas principales eran de una estrella de neutrones giratoria que gira extremadamente lento debido a un mecanismo de desaceleración inexplicado, o una estrella de neutrones que gira más rápidamente que está en órbita con una estrella normal en un sistema binario.

Imagen de autor de Chandra.

El 22 de junio de 2016, un instrumento a bordo del telescopio Swift de la NASA capturó la liberación de una breve ráfaga de rayos X de 1E 1613. La detección de Swift capturó la atención de los astrónomos porque la fuente exhibió fluctuaciones intensas y extremadamente rápidas en una escala de tiempo de milisegundos, Similar a otros magnetares conocidos. Estos objetos exóticos poseen los campos magnéticos más poderosos del Universo, trillones de veces que se observan en el Sol, y pueden entrar en erupción con enormes cantidades de energía.

Un equipo de astrónomos liderados por Nanda Rea, de la Universidad de Ámsterdam, pidió a otros dos telescopios en órbita, el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el Nuclear Spectroscopic Telescope Array, o NuSTAR.

Nuevos datos de este trío de telescopios de alta energía y datos de archivo de Chandra, Swift y XMM-Newton de la ESA confirmaron que 1E 1613 tiene las propiedades de un magnetar. Estas propiedades incluyen las cantidades relativas de rayos X producidos a diferentes energías y la manera en que la estrella de neutrones se enfrió después de la ráfaga de 2016 y otra ráfaga observada en 1999. La explicación binaria se considera improbable porque los nuevos datos muestran que la resistencia de la variación periódica En los rayos X cambia drásticamente tanto con la energía de los rayos X como con el tiempo. Sin embargo, este comportamiento es típico para los magnetares.

Pero el misterio del lento giro se mantuvo. La fuente gira una vez cada 24.000 segundos (6.67 horas), mucho más lento que los magnetares más lentos conocidos hasta ahora, que giran una vez cada 10 segundos. Esto haría que sea la estrella de neutrones de giro más lenta jamás detectada.

Los astrónomos esperan que una sola estrella de neutrones gire rápidamente después de su nacimiento en la explosión de la supernova y luego se ralentizarán con el tiempo a medida que pierda energía. Sin embargo, los investigadores estiman que el magnetar dentro de RCW 103 tiene aproximadamente 2.000 años de antigüedad, lo que no es suficiente tiempo para que el pulsar se desacelere hasta un período de 24.000 segundos por medios convencionales.

Imagen de artista del NuSTAR.

Aunque todavía no está claro por qué 1E 1613 está girando tan lentamente, los científicos tienen algunas ideas. Un escenario principal es que los escombros de la estrella explotada han vuelto a caer sobre líneas de campo magnético alrededor de la estrella de neutrones giratoria, haciendo que gire más lentamente con el tiempo. Actualmente se están realizando búsquedas para otros magnetares que giran muy lentamente para estudiar esta idea con más detalle.

Otro grupo liderado por Antonino D'Aì en el Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) en Palermo, Italia, monitoreó 1E 1613 en rayos X usando Swift y en el infrarrojo cercano y la luz visible usando el telescopio de 2,2 metros en el European Observatorio del Sur en La Silla, Chile, para buscar cualquier contraparte de baja energía a la explosión de rayos X. También concluyen que 1E 1613 es un magnetar con un período de giro muy lento.

Un artículo que describe los hallazgos del equipo de Rea aparece en el número del 2 de septiembre de 2016 de The Astrophysical Journal Letters y está disponible en línea. Los autores de este trabajo son Nanda Rea (Universidad de Amsterdam e IEEC-CSIC, España), A. Borghese (Universidad de Amsterdam), P. Esposito (Universidad de Amsterdam), F. Coti Zelati (Universidad de Amsterdam, INAF, Insubria), M. Bachetti (INAF), GL Israel (INAF), A. De Luca (INAF).

Un documento que describe los hallazgos del equipo de D'Aì ha sido aceptado para su publicación por Monthly Notices de la Royal Astronomical Society y también está disponible en línea.

NuSTAR es una misión de Small Explorer dirigida por el Instituto de Tecnología de California en Pasadena y administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, también en Pasadena, para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington.

El satélite Swift de la NASA fue lanzado en noviembre de 2004 y es administrado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa de Chandra para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. El Smithsonian Astrophysical Observatory en Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia de Chandra y las operaciones de vuelo.

Crédito:

Rayos X: NASA/CXC/Universidad de Amsterdam/ N.Rea et al;

Óptico: DSS

Publicado en Chandra el 8 de septiembre del 2.016.