Detectan el púlsar más poderoso en una galaxia distante

15 junio 2022

Al analizar datos de la campaña de observación VLA Sky Survey (VLASS), un equipo de astrónomos descubrió una de las estrellas de neutrones más jóvenes que se haya observado. Las estrellas de neutrones son remanentes muy densos de una supernova, una estrella masiva que explotó. Las imágenes, obtenidas con el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF), indican que la brillante emisión de radio generada por el campo magnético del púlsar mientras gira acaba de emerger de una densa capa de escombros de la supernova.

El objeto, conocido como VT 1137-0337, se encuentra en una galaxia enana situada a 395 millones de años luz de la Tierra. Fue detectado por primera vez en una imagen del estudio VLASS en enero de 2018, y no apareció en una imagen de la misma región obtenida en 1998 en el marco de la campaña FIRST del VLA. Su existencia fue luego confirmada por observaciones del estudio VLASS realizadas en 2018, 2019, 2020 y 2022.

“Lo más probable es que estemos presenciando una nebulosa de viento de púlsar”, señala el estudiante de posgrado de Caltech Dillon Dong, quien cursará un posdoctorado en el marco del programa Jansky Postdoctoral Fellow en el Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) este año. La nebulosa de viento de púlsar se genera cuando el intenso campo magnético de una estrella de neutrones que gira rápidamente acelera las partículas cargadas que la rodean hasta velocidades cercanas a la de la luz.

“Según sus características, este púlsar es muy joven; podría tener tan solo 14 años, y sin duda no tiene más de 60 u 80 años”, afirma Gregg Hallinan, director de tesis de doctorado de Dong en Caltech.

Los astrónomos anunciaron su hallazgo durante la asamblea anual de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS), celebrada en Pasadena (California).

Dong y Hallinan descubrieron el objeto en datos de la campaña VLASS que NRAO emprendió en 2017 para estudiar todo el cielo visible desde el sitio del VLA, es decir, cerca del 80% de todo el cielo. El estudio implica un barrido exhaustivo del cielo tres veces seguidas en un plazo de siete años, siendo uno de los objetivos encontrar objetos pasajeros. Los astrónomos descubrieron VT 1137-0337 en datos del primer barrido que data de 2018.

Al comparar los datos de ese barrido con una campaña anterior del VLA llamada FIRST se revelaron 20 objetos pasajeros particularmente luminosos que podrían estar relacionados con galaxias conocidas.

“Este objeto destacó porque su galaxia está experimentando un brote de formación estelar, y por las características de su emisión de radio”, explica Dong. Se trata de una galaxia enana conocida como SDSS J113706.18-033737.1, que tiene cerca de 100 millones de veces la masa de nuestro Sol.

Al estudiar las características de VT 1137-0337, los astrónomos consideraron varias hipótesis: la posibilidad de una supernova, destellos de rayos gamma o que había sido un evento de disrupción gravitacional en el que una estrella es desintegrada por un agujero negro supermasivo. Al final concluyeron que la explicación más plausible era la existencia de una nebulosa de viento de púlsar.

Se trataría de una estrella mucho más masiva que el Sol, que pasó por la etapa de supernova y explotó, dejando detrás de sí una estrella de neutrones. La mayor parte de la masa de la estrella fue expulsada hacia fuera en una capa de escombros. Mientras la estrella de neutrones gira rápidamente, su poderoso campo magnético barre el espacio circundante y acelera las partículas cargadas. Esto, a su vez, genera una intensa emisión de radio.

Al comienzo, la señal de radio era bloqueada por la capa de escombros de la explosión, pero luego de que esta se disipara y perdiera densidad, las ondas de radio de la nebulosa de viento de púlsar finalmente emergieron.

“Esto sucedió entre la observación de la campaña FIRST en 1998, y la del estudio VLASS en 2018”, afirma Hallinan.

El ejemplo más famoso de una nebulosa de viento de púlsar probablemente sea la Nebulosa del Cangrejo, situada en la constelación Tauro, nacida de una supernova que brilló intensamente en el año 1054. Hoy el Cangrejo es fácilmente observable con telescopios pequeños.

“El objeto que encontramos parece tener cerca de 10.000 veces más energía que el Cangrejo, con un campo magnético mucho mayor”, comenta Dong. “Es posible que este emergiendo una `supercangrejo´”, agrega.

Si bien Dong y Hallinan sostienen que VT 1137-0337 es probablemente una nebulosa de viento de púlsar, también es posible que campo magnético de la estrella de neutrones sea tan intenso como para que entre en la categoría de las magnetoestrellas, un tipo de objetos altamente magnéticos. Las magnetoestrellas son las principales candidatas para explicar la existencia de misteriosos destellos rápidos de radio (FRB, por su sigla en inglés) que actualmente son objeto de un intenso escrutinio.

“En ese caso, sería la primera magnetoestrella observada en plena aparición, y eso también es muy emocionante”, celebra Dong.

En efecto, algunos destellos rápidos de radio también han estado relacionadas con la existencia de fuentes de radio persistentes, cuya naturaleza es igualmente un misterio. Tienen propiedades muy similares a las de VT 1137-0337, pero no han dado señales de experimentar variaciones muy pronunciadas.

“Nuestro hallazgo de una fuente muy similar recientemente activada sugiere que las fuentes de radio relacionadas con las FRB también podrían ser nebulosas de viento de púlsar luminosas”, afirma Dong.

Los astrónomos pretenden realizar observaciones adicionales para obtener más información sobre el objeto y monitorear la evolución de su comportamiento.

El Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) pertenece a la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF) y es operado por Associated Universities Inc. (AUI) en virtud de un acuerdo de cooperación.

Al analizar datos de la campaña VLA Sky Survey, un equipo de astrónomos descubrió una de las estrellas de neutrones más jóvenes que se conocen. Quizás tenga tan solo 14 años. El denso remanente de una explosión de supernova salió a la luz cuando la brillante emisión de radio impulsada por el fuerte campo magnético del púlsar emergió de una espesa capa de escombros dejados por la explosión.