El mecanismo de los púlsares al descubierto

Cuando Jocelyn Bell observó por primera vez las emisiones de un púlsar en 1967, los pulsos rítmicos de las ondas de radio desconcertaron tanto a los astrónomos que llegaron a plantearse la posibilidad de que las emisiones fuesen una señal artificial enviada por una civilización alienígena. Era el primer astro de esa clase que se detectaba y muchas de sus características no tenían precedente alguno en la astronomía.

Un púlsar es una estrella de neutrones magnetizada y con una rotación rapidísima, que barre el cosmos con pulsos regulares de radiación, especialmente ondas de radio, a través de dos haces simétricos. Si se alinean lo bastante con la Tierra, estos haces actúan como la luz de un faro, y parecen lanzar destellos a medida que el púlsar gira. Estos objetos fueron anteriormente estrellas masivas que explotaron en forma de supernova, quedando solo de cada una de ellas ese pequeño y denso cadáver estelar, así como una efímera nube de "escombros" en expansión.

Los dos haces de ondas de radio surgen de los polos magnéticos del astro; uno desde el polo norte y el otro desde el sur. Durante más de medio siglo, la causa de esos haces ha intrigado a los científicos. Ahora, un equipo de investigadores sospecha que finalmente han identificado el mecanismo exacto responsable del fenómeno. El descubrimiento podría ayudar a los proyectos que dependen de la sincronización de las emisiones de púlsares, como los estudios sobre ondas gravitacionales.

La investigación la ha realizado el equipo internacional de Alexander Philippov, del Centro de Astrofísica Computacional dependiente del Instituto Flatiron de la Fundación Simons, todas estas entidades en Estados Unidos.

La distribución de densidad simulada del plasma de electrones-positrones cerca de la superficie de una estrella de neutrones (se muestra en gris en la parte inferior del gráfico). Las regiones más rojas denotan una mayor densidad de pares electrón-positrón. (Imagen: A. Philippov et al. / Physical Review Letters 2020)

El proceso propuesto en el nuevo estudio comienza con los fuertes campos eléctricos del púlsar, que arrancan electrones de la superficie de la estrella y los aceleran hasta energías extremas. Los electrones acelerados comienzan a emitir rayos gamma de alta energía. Estos rayos gamma, cuando son absorbidos por el campo magnético ultrafuerte del púlsar, producen un diluvio de electrones adicionales y sus homólogos de antimateria, los positrones.

Las partículas cargadas recién nacidas amortiguan los campos eléctricos, haciendo que oscilen. Los campos eléctricos oscilantes en presencia de los potentes campos magnéticos del púlsar dan lugar a ondas electromagnéticas que escapan al espacio. Utilizando simulaciones de plasma, los investigadores han descubierto que estas ondas electromagnéticas teóricas coinciden con las ondas de radio emitidas por los púlsares y observadas desde la Tierra. (Fuente: NCYT Amazings)