Un astrofísico profesional y un astrónomo aficionado se han unido para revelar detalles sorprendentes sobre un inusual sistema binario de púlsar de milisegundos (MSP) que comprende uno de los púlsares de giro más rápido en nuestra galaxia y su estrella compañera única.

Sus observaciones, para ser publicado en el Diario astrofísico en diciembre, son los primeros en identificar "puntos estelares" en la estrella compañera de un MSP. Más, las observaciones muestran que el compañero tiene un fuerte campo magnético, y proporcionar pistas sobre por qué los púlsares en algunos binarios de MSP se encienden y apagan.

Juan Antoniadis, becario Dunlap del Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Toronto, y André van Staden, un astrónomo aficionado de Sudáfrica, analizaron las observaciones del brillo de la estrella compañera realizadas por van Staden durante un período de 15 meses, con su telescopio reflector de 30 cm y una cámara CCD en el observatorio de su patio trasero en Western Cape. El análisis reveló un aumento y una caída inesperados en el brillo de la estrella.

En un binario típico de MSP, la gravedad del púlsar distorsiona la forma de la estrella compañera, tirando de él en forma de lágrima. Mientras rodea el púlsar, vemos una subida y bajada cíclica en el brillo del compañero. El compañero es más brillante en dos puntos de su órbita, cuando vemos su ancho, perfil en forma de lágrima; es más tenue a medio camino entre esos dos puntos, cuando vemos su menor, perfil circular. Naturalmente, la curva de luz que mide el brillo aumenta y disminuye al mismo ritmo que el período orbital del compañero.

Pero las observaciones de Antoniadis y van Staden revelaron que el brillo del compañero no estaba sincronizado con su período orbital de 15 horas; en cambio, los picos de brillo de la estrella ocurren progresivamente más tarde en relación con la posición orbital de la compañera.

Antoniadis y van Staden concluyeron que esto fue causado por "manchas estelares", el equivalente a las manchas solares de nuestro Sol, y que las manchas reducían el brillo de la estrella. Y lo que es más, las manchas eran mucho más grandes en relación con el diámetro de la estrella compañera que las manchas solares de nuestro Sol.

También se dieron cuenta de que la estrella compañera no está bloqueada por mareas al púlsar, como lo está la luna a la Tierra. En lugar de, llegaron a la conclusión de que el período de rotación del compañero es ligeramente más corto que su período orbital, resultando en la curva de luz inesperada.

La presencia de manchas estelares también llevó a los colaboradores a inferir que la estrella tiene un fuerte campo magnético, un requisito previo para tales lugares.

Un astrónomo no profesional dedicado durante muchos años, van Staden tiene un interés particular en los púlsares y en 2014 se encontró con el sitio web de investigación de Antoniadis que enumera binarios de MSP con compañeros ópticos.

"Noté que el sistema binario MSP J1723-2837 es muy adecuado para observar desde Sudáfrica, "van Staden dice, "y que aún no se había determinado una curva de luz para este sistema en particular".

"También me di cuenta de que las observaciones eran escasas porque los profesionales no pueden darse el lujo de utilizar instrumentos profesionales para observaciones continuas. Por otro lado, los no profesionales pueden hacer estas observaciones a largo plazo ".

"El conjunto de datos no se parece a nada que haya visto antes, "dice Antoniadis al recibir los datos de Van Staden, "tanto en términos de calidad como de tiempo. Y le pedí a André que siguiera observando el mayor tiempo posible".

Observaciones como la de van Staden son fundamentales para responder preguntas sobre la evolución y la compleja relación entre el MSP y su compañero en los binarios "viuda negra" y "redback":pares de estrellas en las que el púlsar, como su homónimo arácnido, devora a su compañera.

En un escenario típico, una estrella de neutrones recién formada se alimenta del gas extraído gravitacionalmente de la compañera. A medida que el púlsar gana masa, también gana impulso angular y gira más rápido.

Finalmente, la estrella de neutrones gira cientos de veces por segundo. En este punto, entra en la siguiente fase de su evolución. La estrella de neutrones comienza a emitir rayos de intensa radiación que vemos como una señal que pulsa rápidamente:nace un púlsar.

En este punto, el púlsar también comienza a emitir una intensa radiación de rayos gamma y un fuerte viento estelar que detiene el flujo de material de su vecino. El púlsar ya no canibaliza al compañero, pero sólo ha comerciado con los medios por los que se consume. Ahora la radiación y el viento del púlsar son tan intensos que comienzan a erosionar la estrella condenada.

Tan complejos como son estos sistemas binarios MSP, Solo se han vuelto más desconcertantes en los últimos años con las observaciones de que los púlsares se apagan y regresan a un estado en el que se están alimentando del material de su compañero, y que pueden hacer esta transición varias veces.

Se ha sugerido que el viento estelar y la radiación del púlsar pueden estar detrás de la transición. Pero un resultado adicional de las observaciones de Antoniadis y van Staden es que el viento estelar del púlsar no afecta al compañero.

Típicamente, El fuerte viento estelar de un púlsar y la intensa emisión de radiación crean un "punto caliente" en el lado del púlsar del compañero. Es como si la estrella tuviera un lado "día" y "noche". Pero la presencia del hotspot no fue detectable en los datos. Esto podría significar que el viento está ausente por completo o está soplando en una dirección diferente a la de la estrella.

De cualquier manera, esto sugiere que el campo magnético del compañero, y no el viento estelar y la radiación del púlsar, puede ser el mecanismo que apaga los púlsares.