a los científicos capturar un "fallo" de la estrella de neutrones
Durante una fracción de segundo, un púlsar dejó de pulsar.
El pulsar Vela, según la imagen del telescopio de rayos X Chandra. Crédito de la imagen: NASA / CXC / University of Toronto / M. Durant, et al.
Por John Timmer, para Ars Technica - Abril 11 de 2018
Las estrellas de neutrones son la forma más densa de la materia en nuestro Universo (los agujeros negros introducen más material en un espacio más pequeño, y no está claro si ese material sigue siendo "materia"
. Una estrella de neutrones es producida por el colapso de un núcleo estelar, que acumula un poco más de masa que nuestro Sol en una esfera de unos 20 kilómetros de diámetro.
En esta densidad, la materia hace cosas extrañas. Los modelos basados en consideraciones teóricas sugieren que existe una "corteza" distinta que se encuentra sobre un superfluido de partículas subatómicas, pero no es como si pudiéramos visitar una y confirmar esto. Ahora, los investigadores han hecho la siguiente mejor opción: han dispuesto que un telescopio mire fijamente a una estrella de neutrones durante tres años, esperando que sufra un "error" en su comportamiento normal. Los resultados nos dan una de nuestras primeras pruebas directas de modelos de la competencia para lo que hay debajo de la superficie de una estrella de neutrones.
La falla
Mientras que una estrella de neutrones está compuesta principalmente de neutrones (¡duh!), También hay protones presentes en su interior. Todas las partículas allí forman un superfluido, que puede fluir sin ninguna fricción. El flujo de estas partículas cargadas dentro de la estrella puede crear un campo magnético intenso, que puede acelerar las partículas cargadas cerca de la estrella y hacer que emitan fotones. La rotación rápida de la estrella significa que estos chorros de partículas cargadas barren una gran área del espacio con los fotones que producen. En la Tierra, vemos esto como un destello de luz que aparece de la misma fuente muchas veces por segundo: un pulsar. Los pulsos de fotones que les dan su nombre a estas estrellas llegan con tal regularidad que los hemos utilizado como una prueba de relatividad extremadamente precisa.
Pero la regularidad tiene sus límites. Los mismos campos magnéticos que alimentan al púlsar producen un poco de arrastre a medida que barren el entorno, reduciendo gradualmente la velocidad del pulsar. Y los teóricos han propuesto que las estrellas de neutrones pueden "fallar" y experimentar una aceleración repentina. Esto ocurre debido al movimiento en el interior de la estrella, que puede cambiar el impulso entre el superfluido y la corteza que lo rodea. Hasta ahora, sin embargo, nuestra comprensión de problemas técnicos se había limitado a la teoría.
Para comprender fallas técnicas, un equipo de astrónomos organizó el seguimiento del pulsar de Vela durante tres años utilizando dos radiotelescopios (el observatorio Mount Pleasant en Tasmania y el observatorio Ceduna en Australia. Durante esos tres años, los astrónomos observaron un gran total de En un principio, lograron atrapar tanto el problema como todos los pulsos que lo rodeaban, junto con la polarización de la luz en cada pulso.
El evento duró solo una fracción de segundo y fue presagiado por un pulso débil y muy amplio. Noventa milisegundos más tarde, cuando se esperaba que llegara el próximo pulso, no pasó nada. Los siguientes pulsos fueron débiles y tenían pocos indicios de la fuerte polarización que se observó en los pulsos que llegaron antes del fallo. Verificando a través de 100.000 pulsos que se registraron durante sus observaciones mostró que no había nada como este comportamiento en los registros.
Una competencia de modelos
Un análisis de los datos que rodean el error reveló que el tiempo medio entre pulsos había aumentado gradualmente durante unos segundos antes del fallo. Los investigadores sugieren que este es el producto de los cambios en el interior de la estrella de neutrones, ya que un vórtice superfluido se "desanillo" de la corteza superior. El cambio en el tiempo fue el proceso de transferir impulso a la corteza o el resultado de la alteración del vórtice de las líneas de flujo magnético de la estrella de neutrones.
Críticamente, esta vez (4.4 segundos) puede predecirse mediante la ecuación de estado que usamos para describir las condiciones dentro de una estrella de neutrones. Y 4.4 segundos es aparentemente consistente con una ecuación llamada modelo hadrónico dependiente de la densidad, lo que significa que esta es nuestra primera oportunidad de probar algunos de los modelos que explican el glitching contra datos del mundo real.
Desafortunadamente, como este trabajo lo deja muy claro, los fallos técnicos son eventos raros y lleva mucho tiempo capturar todos los datos relevantes para ellos. Como resultado, es probable que tome un tiempo antes de que podamos tener observaciones adicionales que proporcionen más pruebas y nos digan si el comportamiento de Vela es típico de los púlsares. Pero la posibilidad de despegar la corteza y observar las condiciones exóticas dentro de una estrella de neutrones probablemente sea lo suficientemente tentadora para garantizar que ocurra.
Nature, 2018. DOI: 10.1038 / s41586-018-0001-x (Acerca de los DOI ).
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