Se ha encontrado el eslabón perdido de los púlsares araña

Por Academia de Ciencias de China29 de agosto de 2023

Imagen de M71E (el púlsar binario a la derecha de la figura), FAST (parte inferior de la figura) y el cúmulo globular M71 (al fondo). Crédito: ScienceApe/CAS/NAOC

Scientists from the Chinese Academy of Sciences’ National Astronomical Observatories (NAOC), along with their international partners, used the Five-hundred-meter Spherical radio Telescope (FAST) to identify a binary pulsarFirst observed at radio frequencies, a pulsar is a rotating neutron star that emits regular pulses of radiation. Astronomers developed three categories for pulsars: accretion-powered pulsars, rotation-powered pulsars, and nuclear-powered pulsars; and have since observed them at X-ray, optical, and gamma-ray energies." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> sistema púlsar con un período orbital de 53 minutos. Este sistema recién descubierto, conocido como PSR J1953+1844 o M71E, cierra una brecha previamente existente en nuestra comprensión de las etapas evolutivas de los sistemas de púlsares en forma de araña.

Los hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Nature.

El primer púlsar se descubrió en 1967. Hasta la fecha se han encontrado unos 3.000 de estos fascinantes objetos, que giran regular y rápidamente como peonzas en el cielo.

Algunos púlsares se encuentran en sistemas binarios y orbitan con estrellas compañeras. Si las dos estrellas están muy juntas, el púlsar tragará material de la estrella compañera para seguir girando. Al principio, la estrella compañera es pesada. Pero a medida que el púlsar “devora” a su estrella compañera, las dos estrellas se acercan y orbitan entre sí a una velocidad cada vez mayor. Por el contrario, a medida que la estrella pierde masa y se vuelve más ligera, el púlsar no puede seguir saqueando y, por lo tanto, empuja a la estrella compañera. Como resultado, la velocidad orbital del púlsar se ralentiza.

Este comportamiento, que recuerda a las arañas hembras que se comen a las arañas macho, inspiró a los astrónomos a nombrar los objetos en estas dos etapas en honor a las arañas de espalda roja y viuda negra, respectivamente. Se les conoce colectivamente como púlsares araña.

La evolución de espalda roja a viuda negra lleva mucho tiempo, hasta cientos de millones de años. Hasta ahora, sólo se habían detectado sistemas de púlsares binarios en los estados de espalda roja y viuda negra, y aún no se han encontrado estados intermedios. La razón es que el período orbital del púlsar intermedio predicho por esta teoría sería muy corto y la distancia entre las dos estrellas sería muy cercana, lo que plantearía desafíos para la observación. Por esta razón, la teoría de la evolución de los sistemas de púlsares de araña desde el espalda roja hasta la viuda negra no ha sido completamente demostrada.

Ahora, sin embargo, la posibilidad de este camino evolutivo ha sido confirmada por FAST, el radiotelescopio más grande y sensible del mundo. El equipo de investigación utilizó la observación a largo plazo de FAST para detectar un sistema de púlsar en forma de araña cuya duración orbital es la más corta jamás descubierta: sólo 53 minutos. Basándose en varios indicios durante la observación, los investigadores determinaron que el sistema se encontraba en un estado intermedio en el camino evolutivo de espalda roja a viuda negra, completando así el eslabón perdido en la teoría de la evolución del púlsar araña.

“El orbital del binario está casi de frente; un sistema así es extremadamente raro. FAST lo encontró en el vasto mar de estrellas utilizando sus capacidades de detección extremadamente altas. Esto llenó el vacío en la evolución de los sistemas de púlsares de araña y refleja la sensibilidad sin precedentes [de FAST]”, dijo JIANG Peng de NAOC, coautor correspondiente del estudio.

Los críticos de Nature describieron el resultado como un “sistema binario de púlsares muy interesante”. Este descubrimiento acorta el récord del período orbital más corto de un sistema binario de púlsares en aproximadamente un 30%, lo que indica un proceso nuevo y desconocido en la evolución de los púlsares en forma de araña”.

Referencia: “Un púlsar binario en una órbita de 53 minutos” por Z. Pan, JG Lu, P. Jiang, JL Han, H.-L. Chen, ZW Han, K. Liu, L. Qian, RX Xu, B. Zhang, JT Luo, Z. Yan, ZL Yang, DJ Zhou, PF Wang, C. Wang, MH Li y M. Zhu, 20 de junio de 2023 , Naturaleza.DOI: 10.1038/s41586-023-06308-w

Este trabajo se realizó en colaboración con la Universidad de Guizhou, el Observatorio Astronómico de Yunnan, el Observatorio Astronómico de Shanghai, el Centro Nacional de Servicio de Hora, la Universidad de Pekín, la Universidad de la Academia China de Ciencias, el Instituto Max Planck en Alemania y la Universidad de Nevada. , Las Vegas.