El misterio del sistema estelar binario LS I 61 303

LS I 61 303 es un sistema estelar peculiar, puesto que se trata de uno de los pocos sistemas binarios de rayos gamma que se conocen. Estos son sistemas que emiten la mayor parte de la luminosidad a energías muy altas y están formados por una estrella masiva y un objeto compacto, que puede ser un agujero negro o una estrella de neutrones. En 2006 se detectó la emisión de rayos gamma procedentes de esta fuente con el telescopio MAGIC. Sin embargo, se trataba de una emisión continua, haciendo que no fuera posible identificar la naturaleza del sistema.

Ahora, gracias a la alta sensibilidad del radiotelescopio FAST (por sus siglas en inglés, Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope), unos científicos han sido capaces de encontrar, por primera vez, pulsaciones procedentes del sistema LS I 61 303 a longitudes de onda de radio. Estas emisiones periódicas ponen de manifiesto que el objeto compacto que conforma el sistema es una estrella de neutrones, del tipo conocido como púlsar.

El FAST es el mayor radiotelescopio de disco abierto de la Tierra, con una antena de 500 metros de diámetro. Se encuentra situado en el suroeste de China y empezó a realizar observaciones en 2019. Su sensibilidad probablemente ha resultado decisiva a la hora de detectar las tenues pulsaciones de la estrella de neutrones del sistema LS I 61 303.

La investigación la ha llevado a cabo un equipo internacional que incluye entre sus autores principales a Diego F. Torres, miembro del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC) e investigador ICREA en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE), adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España. También han participado en la investigación científicos de la Universidad Pedagógica de Nankín en China, la Academia China de Ciencias, la Universidad de Pekín en China y el Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) en Italia, entre otros.

Ilustración artística del sistema estelar binario LS I 61 303 brillando sobre el radiotelescopio FAST. (Imagen: D.F. Torres, S. Weng y K. Rappaport, Science Communication Lab)

«Este hallazgo es el resultado de un largo esfuerzo por encontrar pulsaciones a cualquier frecuencia», explica Diego F. Torres. «Mi grupo y yo hemos llevado a cabo muchas de estas búsquedas nosotros mismos, en rayos X, rayos X duros y rayos gamma de alta energía. Pero era una tarea difícil: no solo intentábamos detectar un púlsar que no es particularmente brillante, sino que, además, emite con pulsaciones que no son persistentes», añade.

Y es que las pulsaciones detectadas procedentes de esta fuente no son constantes, sino que aparecen y desaparecen, estando la mayor parte del tiempo inactivas. Esto podría explicar por qué su detección ha tardado tantos años en llevarse a cabo. La variabilidad de las emisiones periódicas constituye uno de los aspectos más intrigantes de los resultados, ya que el motivo de esta intermitencia no está claro, aunque este fenómeno es relativamente usual y se ha observado en otros púlsares.

Torres también muestra un interés especial en el período encontrado de las pulsaciones desde un punto de vista teórico. El período del púlsar, que es de 0,26 segundos, se encuentra en el rango previsto en un modelo multifrecuencia que desarrolló él mismo en 2012, junto con otros investigadores del ICE. En este modelo, el sistema transita entre dos estados a lo largo de su órbita, en función de la presión de masa alrededor de este, lo que explica las recurrencias multifrecuencia a largo plazo. La medida del período actual hace que esta posibilidad todavía cobre más interés.

El sistema LS I 61 303 también había mostrado tener una variabilidad superorbital y erupciones magnéticas. Ahora que se han medido sus pulsaciones, LS I 61 303 es el primer sistema binario conocido que tiene un púlsar del tipo denominado magnetar.

El estudio se titula «Radio pulsations from a neutron star within the gamma-ray binary LSI+61◦ 303». Y se ha publicado en la revista académica Nature Astronomy. (Fuente: IEEC / ICE-CSIC)