Un denso cúmulo estelar globular cerca del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, contiene una vibrante colmena de púlsares de milisegundos que giran rápidamente, según los astrónomos que descubrieron 21 púlsares nuevos en el cúmulo utilizando el Robert C. de 100 metros de la National Science Foundation. Terzan 5, ahora tiene el récord de púlsares, con 24, incluidos tres conocidos antes de las observaciones de GBT.
"Alcanzamos el premio gordo cuando miramos este grupo", dijo Scott Ransom, astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía en Charlottesville, VA. “Este grupo no solo tiene muchos púlsares, y todavía esperamos encontrar más en él, sino que los púlsares son muy interesantes. Incluyen al menos 13 en sistemas binarios, dos de los cuales están eclipsando, y los cuatro púlsares de rotación más rápida conocidos en cualquier grupo globular, con los dos más rápidos girando casi 600 veces por segundo, aproximadamente tan rápido como una licuadora doméstica ", agregó Ransom . Ransom y sus colegas informaron sus hallazgos a la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en San Diego, CA, y en la revista en línea Science Express.
Se espera que los numerosos púlsares del cúmulo estelar produzcan una gran cantidad de nueva información no solo sobre los púlsares en sí, sino también sobre el denso entorno estelar en el que residen y probablemente incluso sobre la física nuclear, según los científicos. Por ejemplo, las mediciones preliminares indican que dos de los púlsares son más masivos de lo que permitirían algunos modelos teóricos. "Todos estos púlsares exóticos nos mantendrán ocupados en los próximos años", dijo Jason Hessels, un estudiante de doctorado en la Universidad McGill en Montreal.
Los cúmulos globulares son densas aglomeraciones de hasta millones de estrellas, que se formaron aproximadamente al mismo tiempo. Los púlsares son estrellas de neutrones superdensas que giran y giran "rayos de faro" de ondas de radio o luz a medida que giran. Una estrella de neutrones es lo que queda después de que una estrella masiva explota como una supernova al final de su vida.
Los púlsares en Terzan 5 son producto de una historia compleja. Las estrellas en el cúmulo se formaron hace unos 10 mil millones de años, dicen los astrónomos. Algunas de las estrellas más masivas en el cúmulo explotaron y dejaron a las estrellas de neutrones como sus restos después de solo unos pocos millones de años. Normalmente, estas estrellas de neutrones ya no se verían como púlsares de rotación rápida: su giro se habría ralentizado debido al "arrastre" de sus intensos campos magnéticos hasta que el efecto "faro" ya no sea observable.
Sin embargo, la densa concentración de estrellas en el cúmulo dio nueva vida a los púlsares. En el núcleo de un cúmulo globular, se pueden agrupar hasta un millón de estrellas en un volumen que se ajuste fácilmente entre el Sol y nuestra estrella vecina más cercana. En lugares tan cercanos, las estrellas pueden pasar lo suficientemente cerca como para formar nuevos pares binarios, dividirlos, y los sistemas binarios incluso pueden intercambiar socios, como un elaborado baile cuadrado cósmico. Cuando una estrella de neutrones se empareja con una estrella compañera "normal", su fuerte atracción gravitacional puede extraer material del compañero sobre la estrella de neutrones. Esto también transfiere parte del giro o momento angular del compañero a la estrella de neutrones, "reciclando" la estrella de neutrones en un púlsar de milisegundos que gira rápidamente. En Terzan 5, todos los púlsares descubiertos están girando rápidamente como resultado de este proceso.
Los astrónomos habían descubierto previamente tres púlsares en Terzan 5, a unos 28,000 años luz de distancia en la constelación de Sagitario, pero sospechaban que había más. El 17 de julio de 2004, Ransom y sus colegas usaron el GBT y, en una observación de 6 horas, encontraron 14 nuevos púlsares, el más encontrado en una sola observación.
"Esto fue posible debido a la gran sensibilidad del GBT y las nuevas capacidades de nuestro procesador de back-end", dijo Ingrid Stairs, profesora de la Universidad de Columbia Británica en Vancouver. El procesador, llamado, apropiadamente, Pulsar Spigot, fue construido en una colaboración entre la NRAO y el Instituto de Tecnología de California. El procesador, que genera casi 100 GigaBytes de datos por hora, permitió a los astrónomos reunir y analizar ondas de radio en una amplia gama de frecuencias (1650-2250 MegaHertz), lo que aumenta la sensibilidad de su sistema.
Ocho observaciones más entre julio y noviembre de 2004 descubrieron siete púlsares adicionales en Terzan 5. Además, los datos de los astrónomos muestran evidencia de varios púlsares más que aún deben confirmarse.
Los estudios futuros de los púlsares en Terzan 5 ayudarán a los científicos a comprender la naturaleza del cúmulo y las complejas interacciones de las estrellas en su núcleo denso. Además, varios de los púlsares ofrecen un rico rendimiento de nueva información científica. Los científicos sospechan que un púlsar, que muestra extraños eclipses de su emisión de radio, ha cambiado recientemente su compañero binario original por otro, y otros dos tienen compañeras enanas blancas que creen que pueden haber sido producidas por la colisión de una estrella de neutrones y un estrella gigante roja. Los efectos sutiles observados en estos dos sistemas pueden explicarse mediante la teoría relativista general de la gravedad de Einstein e indicar que las estrellas de neutrones son más masivas de lo que permiten algunas teorías. El material en una estrella de neutrones es tan denso como el de un núcleo atómico, por lo que ese hecho tiene implicaciones para la física nuclear y la astrofísica.
"Encontrar todos estos púlsares ha sido extremadamente emocionante, pero la emoción realmente acaba de comenzar", dijo Ransom. "Ahora podemos comenzar a usarlos como un laboratorio cósmico rico y valioso", agregó.
Además de Ransom, Hessels y Stairs, el equipo de investigación incluyó a Paulo Freire del Observatorio de Arecibo en Puerto Rico, Fernando Camilo de la Universidad de Columbia, Victoria Kaspi de la Universidad McGill y David Kaplan del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo un acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc. La investigación del púlsar también fue apoyada por la Fundación de Canadá para la Innovación, la Ciencia y la Ingeniería de Investigación de Canadá, la Fundación de Quebec para la Investigación sobre la Naturaleza y Tecnología, el Instituto Canadiense de Investigación Avanzada, el Programa de Cátedras de Investigación de Canadá y la Fundación Nacional de Ciencia.
Fuente original: Comunicado de prensa de NRAO
