lunes, 15 de julio de 2013

Un zoológico de estrellas de neutrones

Los astrónomos tienen  una tarea difícil. En ningún otro campo de investigación los científicos se encuentran tan alejados de sus objetos de estudio, estrellas o galaxias. Los astrónomos no pueden cortar en pedacitos a las estrellas en un laboratorio para analizarlas. Entonces, ¿qué es lo que se hace cuándo se descubre algo nuevo? Lo primero es darle un nombre.

En esta medida, las estrellas de neutrones son poco conocidas y reciben varios nombres: púlsares, magnetares,...Cada uno de estos nombres se refiere a un objetos con diferentes características. Algunos son extremadamente brillantes en rayos X y débiles en las longitudes de onda de radio, dándose también el caso contrario. Además sus campos magnéticos pueden ser de entre 100 mil millones a 10.000 trillones de veces más fuertes que el terrestre. Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que los diferentes tipos de estrellas de neutrones pertenecen a una sola clase de objetos en sus diferentes etapas evolutivas. Unificar a todos estos objetos en una sola teoría ha sido una meta muy difícil de alcanzar durante los últimos años. Pero ahora, gracias a los telescopios espaciales XMM-Newton y Chandra, que permiten observar en la parte del espectro de los rayos X, han estudiado las emisiones de un conjunto de estos objetos obteniendo resultados prometedores.

Este gráfico muestra el brillo y la edad de 40 estrellas de neutrones. De acuerdo con el estudio de Vigano, las estrellas de neutrones comienzan su vida en la parte superior izquierda del diagrama, y envejecen a medida que se trasladan a la parte inferior derecha. (Las líneas corresponden a los modelos con estrellas de neutrones de diferentes composiciones  - la línea sólida es el hierro y la línea de trazos pertenece a elementos ligeros como el hidrógeno). Los diferentes colores de los datos representan las diferentes categorías, y los modelos que se ejecutan a través de cada uno de ellos a medida que las estrella evolucionan y se hacen más frías y débiles. D. Vigano y otros / MNRAS



Con estos datos, un equipo internacional de astrónomos ha construido modelos teóricos que representan un paso importante hacia la unificación de la evolución de las estrellas de neutrones. Este artículo se publicará próximamente en la Royal Astronomical Society.

Daniele Vigano, de la Universidad de Alicante y sus colegas, realizaron simulaciones detalladas del envejecimiento de las estrellas de neutrones, comparando los resultados con la observación en rayos X de 40 de estos objetos conocidos. Encontraron que a medida que las estrellas envejecen, tomaban la apariencia de cada una de las categorías observadas.

"Observacionalmente parece que tenemos un zoológico", comenta Vigano. "Pero son el mismo "animal" en las diferentes etapas de su vida".


El Zoo de las estrellas de neutrones.

Este zoológico se inició en 1967 con el descubrimiento de los púlsares de radio, estrellas de neutrones de rápida rotación que emiten pulsos en las longitudes de onda de radio con una frecuencia determinada. Posteriormente se descubrieron los magnetares.

Un magnetar o magnetoestrella es una estrella de neutrones alimentada con un campo magnético extremadamente fuerte. Se trata de una variedad de púlsar cuya característica principal es la expulsión, en un breve período (equivalente a la duración de un relámpago), de enormes cantidades de alta energía en forma de rayos X y rayos gamma.

También hay púlsares denominados altos-B, que podrían englobarse entre los dos tipos anteriores. El símbolo B se refiere al campo magnético. Los objetos compactos centrales, los CCO, es una raza desconcertante de estrellas de neutrones que aparecen sólo en los remanentes de supernovas que tienen un campo magnético débil. Sus emisiones de radio también son débiles, pero de alguna manera, son capaces de emitir una gran cantidad de calor. También se han observado las siete XINSs, estrellas de neutrones aisladas, que son las más viejas y frías de todas las observadas. Tal vez por ello, los astrónomos las han bautizado como "Las siete magníficas".

Cualquier teoría que unifique este aparente zoológico de cuerpos celestes, debe explicar tanto la amplia gama de temperaturas y campos magnéticos observados. "Esto es importante y difícil de tratar", dice Sandro Mereghetti (IASF-Milano). "Esto es importante y difícil de tratar ya que la temperatura afecta a la forma en la que evoluciona el campo magnético de la estrella. Y a su vez, el campo magnético también afecta a la evolución térmica".

Se cree que lo campos magnéticos se concentran en el kilómetro exterior de las estrellas, en un corteza tan densa que bloquea a los protones y neutrones confinándolos en un lugar. Sin embargo, entre ellos, existe un mar de electrones que transporta la corriente eléctrica.

Los científicos se centraron en analizar la dinámica de este océano de electrones. El campo magnético desvía a estos electrones, que posteriormente crean un nuevo campo eléctrico en su nueva ubicación, lo que a su vez crea una corriente, que posteriormente afecta al campo magnético, y así sucesivamente.


Unificar el zoológico.


Esta compleja cadena de efectos se ignora con frecuencia. Sin embargo, según el equipo de Vigano, este es el efecto más importante de las magnetares. En sus simulaciones comprobaron como estos campos eléctricos pueden "sacudir" a las estrellas, rompiendo sus cortezas, disipando con ello su intenso campo magnético en tan sólo 10.000 años, generando grandes cantidades de calor que irradia la estrella.

Al comparar sus modelos con las observaciones, los astrónomos encontraron una serie de pistas evolutivas de las estrellas de neutrones. En ellos, los magnetares corresponden a estrellas de neutrones jóvenes que pierden rápidamente sus campos magnéticos emitiendo enormes cantidades de rayos X y rayos gamma. Finalmente, se enfrían para convertirse púlsares altos-B, y luego se enfrían aún más que los púlsares de radio clásicos.

Por otro lado, los CCO serían cuerpos colapsando en los fenómenos de supernova. Y finalmente, todas las estrellas de neutrones se enfriarán hasta convertirse en las XINSs.

Aunque las simulaciones coinciden con las observaciones, aún se está lejos de comprender definitivamente la evolución de las estrellas de neutrones. Hace falta todavía observar muchas más estrellas y con mejores instrumentos para determinar finalmente las características de estos astros.




Más información en el enlace.



2 comentarios:

  1. Gracias, Veronica Casanova, eres mi referencia muchas veces, cuando dudo busco aquí, muy acertado y completo.por ejemplo esta de estrellas de neutrones...no lo digas, suelo compartir tus datos, es un secreto ;)

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  2. Me alegro de que te sirvan los artículos publicado.

    Un saludo!!!

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