Integral captura 'cadáveres' estelares por la cola

Visión artística de un púlsar anómalo de rayos-X captado por Integral
24 marzo 2006

Dispersas por toda nuestra galaxia hay pequeñas estrellas ‘muertas’ que emiten rayos X y gamma de forma sorprendentemente intensa, según ha descubierto el observatorio de rayos gamma Integral, de la Agencia Europea del Espacio (ESA).

Este hallazgo relaciona estas estrellas con los cuerpos magnéticamente más activos del Universo, y hace que los científicos se pregunten si están realmente muertas. Conocidos como ‘púlsares anómalos de rayos X’ (AXP), fue el satélite de rayos X Uhuru el que en los años setenta observó por primera vez estos cadáveres estelares mientras emitían rayos X de baja potencia al espacio.

Los AXP son extremadamente raros: sólo se sabe de la existencia de siete. Primero se pensó que los rayos X eran producidos por materia cayendo de una estrella compañera hacia el AXP.

Una alternativa era que cada AXP fuera el núcleo de una estrella muerta en constante rotación, un objeto conocido como estrella de neutrones, que emite energía al espacio como si se tratara de un faro cósmico. Cuando estos rayos cruzan la línea de visión de la Tierra, parece como si el ‘faro’ del AXP se encendiera y apagara.

Sin embargo esta posibilidad exigía que el campo magnético del AXP fuera mil millones de veces más intenso que el mayor campo magnético estable alcanzable en un laboratorio en la Tierra. Aún así, las observaciones de Integral muestran que la solución del campo magnético es correcta.

La nueva emisión detectada de rayos X de alta energía ("fuertes") y rayos gamma, conocida por los astrónomos como "cola fuerte" (de hard tail en inglés), también viene en forma de pulsos regulares cada 6-12 segundos, dependiendo del AXP que se observe.

Descubiertas en tres de los cuatro AXP estudiados, las “colas fuertes” tienen una firma energética única, lo que sugiere a los astrónomos que se producen por campos magnéticos súperfuertes.

"La cantidad de energía en la ‘cola fuerte’ es de diez a mil veces más de lo que puede explicarse con una especie de fricción magnética entre un AXP rotando y el espacio que le rodea", dice Wim Hermsen del SRON, el Instituto Holandés de Investigación Espacial. Esto deja como única alternativa viable. a la llamada ‘desintegración de campo magnético’.

Las estrellas de neutrones con campos magnéticos súperfuertes son ‘magnetars’. Creados a partir del núcleo de una estrella gigante que ha explotado al final de su vida, cada magnetar tiene sólo unos 15 kilómetros de diámetro aunque contiene una vez y media la masa del Sol.

Integral
Visión artística de Integral

Los magnetars son también responsables de los ‘repetidores de rayos gamma suaves’ (SGRs), que liberan de forma explosiva cantidades masivas de energía cuando sus campos magnéticos se reorganizan espontáneamente. La gran diferencia entre un SGR y un AXP es que en este último el proceso es continuo en lugar de explosivo, y menos energético.

“De alguna manera estos objetos están canalizando hacia el espacio la enorme energía magnética bajo sus superficies”, comenta Hermsen.

Los astrónomos quieren ahora saber cómo sucede exactamente. Es posible que los SGR, de los que se conocen cinco, se conviertan en AXP una vez que han lanzado suficiente energía al espacio.

Todos los AXP conocidos excepto uno están agrupados en el plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea, lo que indica que son el resultado de explosiones estelares recientes. Algunas incluso están rodeadas de los gases remanentes de la explosión de sus antiguas estrellas.

El otro AXP conocido está en una galaxia satélite de la Vía Láctea. Las ‘colas fuertes’ fueron descubiertas por Integral por casualidad, gracias a su única cámara de amplio campo, la IBIS. “Esta es una de las cosas que esperas cuando trabajas con un observatorio como Integral” dice Christoph Winkler, científico del proyecto Integral de la ESA. Como demuestran los AXP, tras la muerte de las estrellas hay más vida de lo que los astrónomos pensaban.

Notas a editores:

Los hallazgos han sido aceptados para ser publicados en Astronomy and Astrophysics, en el artículo:‘Integral survey of the Cassiopeia region in hard X rays’, por P.R. den Hartog y L. Kuiper (SRON, Netherlands Institute for Space Research, Sorbonnelaan, Utrecht), W. Hermsen (SRON e Instituto Astronómico ‘Anton Pannekoek’, Univ. de Amsterdam, Holanda), J. Vink y J.J.M. en ’t Zand (Univ. de Utrecht and SRON), y W. Collmar (Max-Planck-Institut fur extraterrestrische Physik, Garching, Germany).

Se publicarán más detalles en Astrophysical Journal, ‘Discovery of luminous (pulsed) hard X-ray emission from anomalous X-ray pulsars 1RXS J1708 - 4009, 4U 0142 + 61 and 1E 2259 + 586 by Integral and RXTE’, por L. Kuiper and P.R. den Hartog (SRON), W. Hermsen (SRON e Institudo Astronómico ‘Anton Pannekoek’, Univ. de Amsterdam, Holanda), y W. Collmar (Max-Planck-Institut fur extraterrestrische Physik, Garching, Germany).

En este trabajo los resultados también se basan en datos del Rossi X-Ray Timing Explorer de la NASA.

Para más información:

Wim Hermsen, SRON and Astronomical Institute ‘Anton Pannekoek’ –Univ. of Amsterdam, The Netherlands
E-mail: w.hermsen@sron.nl

Chris Winkler, ESA Integral Project Scientist
E-mail: christoph.winkler@esa.int

Arvind Parmar, ESA Integral Mission Manager
E-mail: arvind.parmar@esa.int

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