Pulsar RX J0720.4-3125 capturado por XMM-Newton. Click para agrandar
El telescopio de rayos X en órbita de la ESA, el observatorio espacial XMM-Newton, ha localizado una estrella de neutrones que está fuera de control. La temperatura general del objeto no está cambiando, solo está cayendo y mostrando lentamente diferentes áreas a los observadores aquí en la Tierra, como una parte superior tambaleante. Estas observaciones ayudarán a los astrónomos a comprender algunos de los procesos internos que rigen este tipo de objetos.
Utilizando datos del observatorio de rayos X XMM-Newton de la ESA, un grupo internacional de astrofísicos descubrió que una estrella de neutrones giratoria no parece ser el rotador estable que los científicos esperarían. Estas observaciones de rayos X prometen dar nuevas ideas sobre la evolución térmica y, finalmente, la estructura interior de las estrellas de neutrones.
Las estrellas de neutrones giratorias, también conocidas como púlsares, generalmente se sabe que son rotadores altamente estables. Gracias a sus señales periódicas, emitidas en la radio o en la longitud de onda de los rayos X, pueden servir como "relojes" astronómicos muy precisos.
Los científicos descubrieron que en los últimos cuatro años y medio la temperatura de un objeto enigmático, llamado RX J0720.4-3125, siguió aumentando. Sin embargo, observaciones muy recientes han demostrado que esta tendencia se invirtió y la temperatura ahora está disminuyendo.
Según los científicos, este efecto no se debe a una variación real de la temperatura, sino a una geometría de visualización cambiante. RX J0720.4-3125 es probablemente "precesado", es decir, está cayendo lentamente y, por lo tanto, con el tiempo, expone a los observadores diferentes áreas de la superficie.
Las estrellas de neutrones son uno de los puntos finales de la evolución estelar. Con una masa comparable a la de nuestro Sol confinada en una esfera de 20-40 km de diámetro, su densidad es incluso algo mayor que la de un núcleo atómico: mil millones de toneladas por centímetro cúbico. Poco después de su nacimiento en una explosión de supernova, su temperatura es del orden de 1 000 000 grados centígrados y la mayor parte de su emisión térmica cae en la banda de rayos X del espectro electromagnético. Las estrellas de neutrones jóvenes y aisladas se están enfriando lentamente y toma un millón de años antes de que se enfríen demasiado para ser observables en los rayos X.
Se sabe que las estrellas de neutrones poseen campos magnéticos muy fuertes, típicamente varios billones de veces más fuertes que el de la Tierra. El campo magnético puede ser tan fuerte que influye en el transporte de calor desde el interior estelar a través de la corteza que conduce a puntos calientes alrededor de los polos magnéticos en la superficie de la estrella.
Es la emisión de estas capas polares más calientes que domina el espectro de rayos X. Solo se conocen algunas estrellas de neutrones aisladas de las cuales podemos observar directamente la emisión térmica desde la superficie de la estrella. Uno de ellos es RX J0720.4-3125, que gira con un período de aproximadamente ocho segundos y medio. "Dada la larga escala de tiempo de enfriamiento, por lo tanto, fue muy inesperado ver que su espectro de rayos X cambiara en un par de años", dijo Frank Haberl del Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre en Garching (Alemania), quien dirigió la investigación. grupo.
“Es muy poco probable que la temperatura global de la estrella de neutrones cambie tan rápidamente. Estamos viendo diferentes áreas de la superficie estelar en diferentes momentos. Esto también se observa durante el período de rotación de la estrella de neutrones cuando los puntos calientes se mueven dentro y fuera de nuestra línea de visión, por lo que su contribución a los cambios totales de emisión ”, continuó Haberl.
Se puede observar un efecto similar en una escala de tiempo mucho más larga cuando la estrella de neutrones precesa (de manera similar a una peonza). En ese caso, el eje de rotación en sí mismo se mueve alrededor de un cono que conduce a un cambio lento de la geometría de visualización a lo largo de los años. La precesión libre puede ser causada por una ligera deformación de la estrella de una esfera perfecta, que puede tener su origen en el campo magnético muy fuerte.
Durante la primera observación de XMM-Newton de RX J0720.4-3125 en mayo de 2000, la temperatura observada fue mínima y el punto más grande y fresco fue predominantemente visible. Por otro lado, cuatro años después (mayo de 2004), la precesión puso de manifiesto principalmente el segundo lugar, más cálido y más pequeño, que hizo aumentar la temperatura observada. Esto probablemente explica la variación observada en la temperatura y las áreas emisoras, y su anti-correlación.
En su trabajo, Haberl y sus colegas desarrollaron un modelo para RX J0720.4-3125 que puede explicar muchas de las características peculiares que han sido difíciles de explicar hasta ahora. En este modelo, el cambio a largo plazo en la temperatura se produce por las diferentes fracciones de las dos capas polares calientes que se ven a medida que la estrella precesa con un período de aproximadamente siete a ocho años.
Para que un modelo de este tipo funcione, las dos regiones polares emisoras deben tener temperaturas y tamaños diferentes, como se ha propuesto recientemente en el caso de otro miembro de la misma clase de estrellas de neutrones aisladas.
Según el equipo, RX J0720.4-3125 es probablemente el mejor caso para estudiar la precesión de una estrella de neutrones a través de su emisión de rayos X directamente visible desde la superficie estelar. La precesión puede ser una herramienta poderosa para explorar el interior de la estrella de neutrones y aprender sobre el estado de la materia en condiciones que no podemos producir en el laboratorio.
Se planean observaciones adicionales de XMM-Newton para monitorear aún más este intrigante objeto. "Continuamos con el modelado teórico del cual esperamos aprender más sobre la evolución térmica, la geometría del campo magnético de esta estrella en particular y la estructura interior de las estrellas de neutrones en general", concluyó Haberl.
Fuente original: Portal de la ESA
