Campos magnéticos de estrellas de neutrones y vientos de agujeros negros
La semana pasada, NuSTAR realizó una observación del sistema binario de rayos X de masa intermedia Her X-1 junto con el Laboratorio Internacional de Astrofísica de Rayos Gamma (INTEGRAL) de la ESA. Her X-1 es uno de los primeros emisores celestes de rayos X, descubierto hace aproximadamente medio siglo, y se formó cuando una estrella de neutrones robó la atmósfera exterior de su estrella compañera.
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Impresión artística del sistema binario Her X-1, junto con los telescopios NuSTAR e INTEGRAL. Crédito de la imagen: ESA/NASA |
Las estrellas de neutrones son el resultado de la evolución estelar de estrellas masivas y encierran la masa de nuestro Sol en un radio de 10 km. Son tan densas que cualquier compresión adicional provocaría la formación de un agujero negro. Debido al inmenso campo gravitatorio, la materia acrecentada sobre ellas se acelera a la mitad de la velocidad de la luz y, al impactar contra su superficie, emite rayos X de alta energía que NuSTAR detecta de forma óptima. Su X-1 fue la primera fuente en la que se detectó una firma peculiar en su emisión dependiente de la energía, una línea espectral ciclotrónica, lo que condujo a la medición directa de un inmenso campo magnético, billones de veces mayor que la del Sol. La medición de la energía de esta línea espectral a lo largo de los años ha llevado al descubrimiento de que el campo magnético superficial de una estrella de neutrones en acreción de materia no es estable: muestra saltos, tendencias que complican la comprensión científica de estos objetos exóticos y requieren un monitoreo regular. NuSTAR e INTEGRAL han sido fundamentales en la realización de estas mediciones gracias a su larga vida útil y sensibilidad ideal en el rango de energía de 20-70 keV. Además, en esta fase final de la misión INTEGRAL, se ha vuelto fundamental para la calibración de la escala de energía del detector INTEGRAL-ISGRI después de estar expuesto a la radiación de rayos cósmicos durante tanto tiempo. Para este propósito, una línea espectral a 35 keV es un punto de referencia ideal. La observación de la semana pasada fue una de las últimas ocasiones para que INTEGRAL realizara una calibración cruzada con NuSTAR, ya que INTEGRAL será dado de baja el 4 de marzo de 2025 después de más de 23 años de operaciones, durante los cuales INTEGRAL ha estudiado el cielo en rayos X y gamma con una sensibilidad sin precedentes.
También durante la semana pasada, NuSTAR realizó múltiples observaciones de la galaxia Seyfert-1, NGC 5548, en coordinación con los observatorios XMM-Newton de la ESA y HST de la NASA, para investigar la evolución a largo plazo de los vientos que oscurecen este núcleo galáctico activo (AGN) y su impacto en el entorno circundante. Gracias a su cobertura de alta energía, NuSTAR permite medir los parámetros del continuo de rayos X duros, lo cual es crucial para separar la emisión intrínseca de rayos X de los efectos de la absorción por los flujos de salida intermedios. XMM-Newton, con su espectrómetro de rejilla de reflexión, proporciona espectros de rayos X de alta resolución a energías más bajas, lo que permite analizar las propiedades y la evolución de los flujos de salida ionizados. Mientras tanto, el espectrógrafo de orígenes cósmicos del HST captura las características de absorción ultravioleta, ofreciendo información sobre los cambios en la velocidad y la ionización de estos flujos de salida. La combinación de todas estas observaciones multilongitud de onda proporciona la información necesaria para investigar la evolución de la oscurecimiento a lo largo del tiempo, su influencia en el entorno circundante y si los vientos oscurecedores y los flujos ionizados tienen un origen común. Este enfoque multilongitud de onda resulta útil para comprender mejor los mecanismos que impulsan los vientos de los AGN y, en última instancia, el papel de los vientos impulsados por los agujeros negros en la configuración de sus galaxias anfitrionas.
Autores: Karl Forster (director de operaciones científicas de NuSTAR, Caltech), Hannah Earnshaw (científica del proyecto NuSTAR, Caltech), Carlo Ferrigno (científico sénior, Universidad de Ginebra e investigador principal del centro de datos científicos INTEGRAL), Missagh Mehdipour (investigadora postdoctoral, STScI)
Publicado en NUStar el 21 de febrero del 2025, enlace publicación.