Han dado con la explicación del comportamiento de un objeto que ha desconcertado a los científicos durante más de una década.

Los científicos han descubierto la misteriosa razón por la que un objeto radiante en nuestra galaxia se enciende y apaga continuamente entre modos de alta y baja energía, lo que significa que alterna entre fases más brillantes y más oscuras, informa un nuevo estudio.

Una campaña de observación masiva en la que participaron 12 telescopios ha revelado que estos interruptores cósmicos se activan mediante interacciones energéticas entre un chorro y un disco formado por un púlsar, un tipo de estrella muerta pulsante. Los resultados abren una nueva ventana a la espectacular dinámica de los púlsares, que parpadean en patrones de relojería tan precisos que los científicos los utilizan como dispositivos de cronometraje cósmico.

Los destellos de púlsar son tan regulares que los científicos inicialmente pensaron que podrían ser señales de una civilización extraterrestre, lo que los llevó a llamar en broma a la primera emisión de púlsar conocida “LGM” por “pequeños hombres verdes”. Ahora sabemos que los púlsares son cadáveres de estrellas que murieron y colapsaron en una clase de esferas hiperdensas conocidas como estrellas de neutrones. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y disparan brillantes chorros de luz desde sus polos, produciendo destellos característicos como los de un faro en el espacio.

Durante años, los científicos han estado perplejos por el comportamiento de un púlsar llamado PSR J1023+0038, o J1023 para abreviar, que se encuentra a unos 4.500 años luz de la Tierra. J1023 es lo que se conoce como un “púlsar de transición” que alterna entre estados tranquilos y activos por razones que han permanecido inexplicables hasta ahora.

Los científicos codirigidos por María Cristina Baglio, investigadora de púlsares de la Universidad de Nueva York en Abu Dabi, y Francesco Coti Zelati, investigador del Instituto de Ciencias Espaciales de Barcelona, ​​España, realizaron en junio las observaciones de múltiples longitudes de onda más extensas jamás realizadas de J1023. 2021. Los resultados revelaron que los modos se encienden y apagan debido a interacciones complejas entre el púlsar y el material que ha extraído de una estrella cercana, lo que proporciona un punto de referencia para “desentrañar la naturaleza de objetos esquivos” como J1023, según un estudio publicado . el miércoles en Astronomía y Astrofísica .

“Nuestro objetivo era descubrir de manera concluyente los mecanismos físicos subyacentes detrás del comportamiento único exhibido por la fuente en todo el espectro electromagnético”, dijeron Baglio y Coti Zelati en un correo electrónico a Placa base. “A lo largo de los años, hemos logrado avances significativos en nuestra comprensión de sus propiedades, refinando continuamente nuestros modelos teóricos en un esfuerzo por ofrecer explicaciones plausibles. Sin embargo, todavía era difícil obtener una imagen completa”.

“Este reciente estudio, que presenta una extensa colección de datos, nos permitió proponer un escenario concluyente que explica consistentemente las propiedades observadas del sistema en todo el espectro electromagnético”, agregaron los investigadores. “Representa la culminación de años de investigación dedicada a esta fuente única”.

Baglio y Coti Zelati han estado estudiando J1023 desde que ambos estaban en la escuela de posgrado hace casi una década, pero el púlsar ha demostrado ser un hueso duro de roer. En un esfuerzo por explicar su extraño comportamiento de una vez por todas, los investigadores aprovecharon la destreza de observación de una docena de telescopios en tierra y en el espacio, incluido el satélite europeo XMM-Newton, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, y el radiotelescopio de apertura esférica de quinientos metros (FAST) en China.

En el transcurso de dos noches de junio, estos sofisticados telescopios fijaron su mirada en J1023 y capturaron 280 cambios entre sus modos bajo y alto. Las observaciones abarcaron una amplia gama de longitudes de onda, desde ondas de radio hasta rayos X, lo que permitió a los investigadores perfeccionar la mecánica detrás de los cambios.

Los resultados muestran que el comportamiento de cambio de modo se debe al disco de acreción de J1023, que es un disco de material que el púlsar ha extraído de su estrella compañera. A medida que este material cae hacia J1023, alimenta un chorro de luz y energía perpendicular al disco que choca contra los vientos alrededor del púlsar, cambiando el sistema a su modo alto. El chorro continúa expulsando el material en ráfagas conocidas como “eyecciones de masa discretas” hasta que el sistema vuelve a caer en modo bajo.

“Aunque nuestro equipo y otros habían planteado previamente la hipótesis de que las eyecciones de masa discretas podrían ser responsables del comportamiento de cambio de modo del púlsar, todavía no habíamos encontrado pruebas concluyentes que respaldaran esta afirmación”, dijeron Baglio y Coti Zelati. “Nuestro avance se produjo cuando observamos breves destellos de radiación de microondas en los datos. Fue entonces cuando nos dimos cuenta de que estábamos presenciando eyecciones abruptas de material del sistema, lo que confirma que estas eyecciones eran de hecho la fuerza impulsora detrás del comportamiento de cambio de modo”.

El descubrimiento proporciona una explicación satisfactoria para las frenéticas variaciones de J1023 y podría ayudar a explicar los extraños patrones de emisión observados en otros objetos compactos. Sin embargo, incluso mientras el equipo celebra el hito, esperan futuras observaciones de J1023 y objetos similares con una nueva generación de telescopios, incluido el Extremely Large Telescope, que entrará en funcionamiento a finales de la década de 2020.

“El comportamiento de transición de J1023 sirve como un estudio de caso invaluable para explorar diferentes regímenes de acreción, enriqueciendo así nuestra comprensión del comportamiento de la materia en condiciones extremas”, dijeron Baglio y Coti Zelati. “Por ejemplo, observar cómo aparece y desaparece el disco de acreción puede proporcionar información sobre la estabilidad del disco y los mecanismos de formación”.

“Además, estos sistemas pueden estudiarse en múltiples longitudes de onda electromagnéticas, lo que permite una comprensión más completa de los procesos radiativos implicados”, concluyeron.

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