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    La misión NICER encuentra un púlsar de rayos X en una órbita récord

    Crédito:NASA

    Los científicos que analizan los primeros datos de la misión Explorador de composición interior de estrellas de neutrones (NICER) han encontrado dos estrellas que giran una alrededor de la otra cada 38 minutos, aproximadamente el tiempo que se tarda en transmitir un drama de televisión. Una de las estrellas del sistema llamado IGR J17062–6143 (J17062 para abreviar), es un giro rápido, estrella superdensa llamada púlsar. El descubrimiento otorga al par estelar el récord del período orbital más corto conocido para una cierta clase de sistema binario de púlsar.

    Los datos de NICER también muestran que las estrellas de J17062 son solo 186, 000 millas (300, 000 kilómetros) de distancia, menor que la distancia entre la Tierra y la Luna. Basado en el vertiginoso período orbital y la separación de la pareja, Los científicos involucrados en un nuevo estudio del sistema creen que la segunda estrella es una enana blanca pobre en hidrógeno.

    "No es posible para una estrella rica en hidrógeno, como nuestro sol, ser el compañero del púlsar, ", dijo Tod Strohmayer, astrofísico de Goddard y autor principal del artículo." No se puede colocar una estrella como esa en una órbita tan pequeña ".

    Una observación previa de 20 minutos realizada por Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) en 2008 solo pudo establecer un límite inferior para el período orbital de J17062. NICER, que se instaló a bordo de la Estación Espacial Internacional el pasado mes de junio, ha podido observar el sistema durante períodos de tiempo mucho más prolongados. En agosto, el instrumento se centró en J17062 durante más de siete horas durante 5,3 días. Combinando observaciones adicionales en octubre y noviembre, el equipo científico pudo confirmar el período orbital de establecimiento de récords para un sistema binario que contiene lo que los astrónomos llaman un púlsar de rayos X de milisegundos de acumulación (AMXP).

    Cuando una estrella masiva se convierte en supernova, su núcleo colapsa en un agujero negro o una estrella de neutrones, que es pequeño y superdenso, del tamaño de una ciudad pero que contiene más masa que el Sol. Las estrellas de neutrones están tan calientes que la luz que irradian pasa al rojo vivo, blanco caliente, UV-caliente y entra en la porción de rayos X del espectro electromagnético. Un púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente.

    La observación RXTE de 2008 de J17062 encontró pulsos de rayos X recurrentes 163 veces por segundo. Estos pulsos marcan la ubicación de los puntos calientes alrededor de los polos magnéticos del púlsar, por lo que permiten a los astrónomos determinar qué tan rápido está girando. El púlsar de J17062 gira a aproximadamente 9, 800 revoluciones por minuto.

    Los puntos calientes se forman cuando el intenso campo gravitacional de una estrella de neutrones aleja material de una compañera estelar, en J17062, de la enana blanca, donde se acumula en un disco de acreción. La materia en el disco desciende en espiral, eventualmente haciendo su camino hacia la superficie. Las estrellas de neutrones tienen fuertes campos magnéticos, por lo que el material aterriza en la superficie de la estrella de manera desigual, viajando a lo largo del campo magnético hasta los polos magnéticos donde crea puntos calientes.

    Las estrellas de IGR J17062–6143, ilustrado aquí, circulan entre sí cada 38 minutos, la órbita más rápida conocida para un sistema binario que contiene un púlsar de rayos X de milisegundos en crecimiento. Mientras giran un púlsar superdenso extrae gas de una enana blanca liviana. Las dos estrellas están tan cerca que cabrían entre la Tierra y la Luna. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

    El constante bombardeo de gas que cae hace que los púlsares que se acumulan giren más rápidamente. Mientras giran los puntos calientes entran y salen de la vista de los instrumentos de rayos X como NICER, que registran las fluctuaciones. Algunos púlsares giran más de 700 veces por segundo, comparable a las cuchillas de una batidora de cocina. Las fluctuaciones de los rayos X de los púlsares son tan predecibles que el experimento complementario de NICER, el Explorador de estaciones para la tecnología de navegación y sincronización de rayos X (SEXTANT), ya ha demostrado que pueden servir como balizas para la navegación autónoma de futuras naves espaciales.

    Tiempo extraordinario, el material de la estrella donante se acumula en la superficie de la estrella de neutrones. Una vez que la presión de esta capa se acumula hasta el punto en que sus átomos se fusionan, se produce una reacción termonuclear descontrolada, liberando la energía equivalente a 100 bombas de 15 megatones que explotan en cada centímetro cuadrado, explicó Strohmayer. NICER también puede capturar los rayos X de tales explosiones, aunque todavía no se ha visto uno de J17062.

    Los investigadores pudieron determinar que las estrellas de J17062 giran unas alrededor de otras en una órbita circular, que es común para los AMXP. La estrella donante enana blanca es un "peso ligero, "sólo alrededor del 1,5 por ciento de la masa de nuestro Sol. El púlsar es mucho más pesado, alrededor de 1,4 masas solares, lo que significa que las estrellas orbitan un punto alrededor de 1, 900 millas (3, 000 km) del púlsar. Strohmayer dijo que es casi como si la estrella donante orbitara un púlsar estacionario, pero NICER es lo suficientemente sensible como para detectar una ligera fluctuación en la emisión de rayos X del púlsar debido al tirón de la estrella donante.

    "La distancia entre nosotros y el púlsar no es constante, "Dijo Strohmayer." Está variando por este movimiento orbital. Cuando el púlsar está más cerca, la emisión de rayos X tarda un poco menos en alcanzarnos que cuando está más lejos. Este retraso de tiempo es pequeño, solo unos 8 milisegundos para la órbita de J17062, pero está dentro de las capacidades de una máquina de pulsar sensible como NICER ".

    Los resultados del estudio se publicaron el 9 de mayo en The Cartas de revistas astrofísicas .

    La misión de NICER es proporcionar mediciones de alta precisión para estudiar más a fondo la física y el comportamiento de las estrellas de neutrones. Otros resultados de primera ronda del instrumento han proporcionado detalles sobre las explosiones termonucleares de un objeto y exploraron lo que sucede con el disco de acreción durante estos eventos.

    "Las estrellas de neutrones resultan ser laboratorios de física nuclear verdaderamente únicos, desde un punto de vista terrestre, "dijo Zaven Arzoumanian, astrofísico de Goddard y científico principal de NICER. "No podemos recrear las condiciones en las estrellas de neutrones en ningún lugar dentro de nuestro sistema solar. Uno de los objetivos clave de NICER es estudiar la física subatómica que no es accesible en ningún otro lugar".

    NICER es una misión de astrofísica de oportunidad dentro del programa Explorer de la NASA, que proporciona oportunidades de vuelo frecuentes para investigaciones científicas de clase mundial desde el espacio utilizando innovadores, simplificado y enfoques de gestión eficiente en las áreas de ciencia heliofísica y astrofísica. La Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA apoya el componente SEXTANT de la misión, demostrando la navegación de naves espaciales basadas en púlsar.


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