El telescopio Explorador de Composición Interior (NICER) de la estrella de neutrones de la NASA en la Estación Espacial Internacional detectó un pico repentino de rayos X alrededor de las 10:04 p.m. EDT del 20 de agosto. La explosión fue causada por un destello termonuclear masivo en la superficie de un púlsar, los restos aplastados de una estrella que hace mucho tiempo estalló como una supernova.

El estallido de rayos X el más brillante visto por NICER hasta ahora, provino de un objeto llamado SAX J1808.4-3658, o J1808 para abreviar. Las observaciones revelan muchos fenómenos que nunca se han visto juntos en una sola explosión. Además, la bola de fuego que se hundía volvió a iluminarse brevemente por razones que los astrónomos aún no pueden explicar.

"Este estallido fue excepcional, "dijo el investigador principal Peter Bult, un astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y la Universidad de Maryland, College Park. "Vemos un cambio de brillo de dos pasos, que creemos que es causado por la expulsión de capas separadas de la superficie del púlsar, y otras características que nos ayudarán a decodificar la física de estos poderosos eventos ".

La explosión, que los astrónomos clasifican como un estallido de rayos X de Tipo I, liberó tanta energía en 20 segundos como lo hace el Sol en casi 10 días. El detalle que NICER capturó en esta erupción récord ayudará a los astrónomos a afinar su comprensión de los procesos físicos que impulsan los estallidos termonucleares y otros púlsares que estallan.

Un púlsar es una especie de estrella de neutrones, el núcleo compacto que queda cuando una estrella masiva se queda sin combustible, se derrumba por su propio peso, y explota. Los púlsares pueden girar rápidamente y albergar puntos calientes emisores de rayos X en sus polos magnéticos. Mientras el objeto gira, barre los puntos calientes a través de nuestra línea de visión, produciendo pulsos regulares de radiación de alta energía.

J1808 se encuentra aproximadamente a 11, 000 años luz de distancia en la constelación de Sagitario. Gira a una velocidad vertiginosa de 401 rotaciones cada segundo, y es un miembro de un sistema binario. Su compañera es una enana marrón, un objeto más grande que un planeta gigante pero demasiado pequeño para ser una estrella. Una corriente constante de gas hidrógeno fluye desde la compañera hacia la estrella de neutrones, y se acumula en una vasta estructura de almacenamiento llamada disco de acreción.

El gas en los discos de acreción no se mueve hacia adentro con facilidad. Pero cada pocos años los discos alrededor de púlsares como J1808 se vuelven tan densos que una gran cantidad de gas se ioniza, o despojado de sus electrones. Esto dificulta que la luz se mueva a través del disco. La energía atrapada inicia un proceso descontrolado de calentamiento e ionización que atrapa aún más energía. El gas se vuelve más resistente al flujo y comienza a girar en espiral hacia adentro, finalmente cayendo sobre el púlsar.

El hidrógeno que llueve sobre la superficie forma un "mar" global cada vez más profundo. En la base de esta capa, las temperaturas y presiones aumentan hasta que los núcleos de hidrógeno se fusionan para formar núcleos de helio, que produce energía, un proceso que opera en el núcleo de nuestro Sol.

"El helio se asienta y forma una capa propia, "dijo Zaven Arzoumanian de Goddard, el investigador principal adjunto de NICER y coautor del artículo. "Una vez que la capa de helio tenga unos pocos metros de profundidad, las condiciones permiten que los núcleos de helio se fusionen en carbono. Luego, el helio entra en erupción explosivamente y desata una bola de fuego termonuclear a través de toda la superficie del púlsar ".

Los astrónomos emplean un concepto llamado límite de Eddington, llamado así por el astrofísico inglés Sir Arthur Eddington, para describir la máxima intensidad de radiación que puede tener una estrella antes de que la radiación haga que la estrella se expanda. Este punto depende en gran medida de la composición del material que se encuentra por encima de la fuente de emisión.

"Nuestro estudio explota este concepto de larga data de una manera nueva, "dijo el coautor Deepto Chakrabarty, profesor de física en el Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge. "Al parecer, estamos viendo el límite de Eddington para dos composiciones diferentes en el mismo estallido de rayos X. Esta es una forma muy poderosa y directa de seguir las reacciones de combustión nuclear que subyacen al evento".

Cuando comenzó el estallido, Los datos de NICER muestran que su brillo de rayos X se estabilizó durante casi un segundo antes de volver a aumentar a un ritmo más lento. Los investigadores interpretan este "estancamiento" como el momento en que la energía de la explosión se acumuló lo suficiente como para hacer volar la capa de hidrógeno del púlsar al espacio.

La bola de fuego continuó acumulándose durante otros dos segundos y luego alcanzó su punto máximo. soplando la capa de helio más masiva. El helio se expandió más rápido, superó la capa de hidrógeno antes de que pudiera disiparse, y luego desaceleró, se detuvo y volvió a asentarse en la superficie del púlsar. Después de esta fase, el púlsar volvió a iluminarse brevemente en aproximadamente un 20 por ciento por razones que el equipo aún no comprende.

Durante la reciente ronda de actividad de J1808, NICER detectó otro, ráfaga de rayos X mucho más tenue que no mostró ninguna de las características clave observadas en el evento del 20 de agosto.

Además de detectar la expansión de diferentes capas, Las observaciones de NICER de la explosión revelan rayos X que se reflejan en el disco de acreción y registran el parpadeo de las "oscilaciones de estallido":señales de rayos X que suben y bajan a la frecuencia de giro del púlsar, pero que ocurren en diferentes ubicaciones de la superficie que los puntos calientes responsables. por sus pulsos de rayos X normales.

Un artículo que describe los hallazgos ha sido publicado por The Cartas de revistas astrofísicas .