Captan la emisión de rayos gamma más potente de un púlsar

Unos científicos del observatorio internacional H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System), emplazado en Namibia, han detectado una emisión de rayos gamma que es la de mayor energía de entre todas las emitidas por astros del tipo conocido como púlsar. La energía de estos rayos gamma alcanzó los 20 teraelectronvoltios. Esta emisión tan potente es difícil de conciliar con la teoría vigente sobre la producción de tales pulsos de rayos gamma. El misterio está servido.

Un púlsar es el cadáver compacto de una estrella aniquilada en una explosión del tipo conocido como supernova. La explosión expulsa buena parte de la materia de la estrella al espacio, pero deja el núcleo ultradenso, un cadáver estelar que aún está muy caliente y que suele tener un diámetro de un par de decenas de kilómetros. Esta esfera gira sobre sí misma extremadamente rápido y está dotada de un campo magnético colosal. "Estas estrellas muertas están formadas casi en su totalidad por neutrones y son increíblemente densas: una cucharadita de su material tiene una masa de unas 900 veces la masa de la Gran Pirámide de Giza, tal como señala Emma de Oña Wilhelmi, científica del H.E.S.S. y del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, por sus siglas en alemán), así como miembro del equipo de investigación que ha hecho y analizado la detección.

Los púlsares emiten haces giratorios de radiación electromagnética, proyectados al cosmos de un modo parecido a cómo un faro marítimo proyecta sus haces de luz en su entorno. Si el haz de un púlsar surca nuestro sistema solar, desde la Tierra pueden divisarse destellos de radiación a intervalos de tiempo regulares. Estos destellos o pulsos de radiación pueden resultar detectables en distintas bandas de energía del espectro electromagnético. Se cree que la fuente de esta radiación son electrones producidos y acelerados hasta velocidades muy altas en la magnetosfera del púlsar, mientras viajan hacia su periferia. La magnetosfera está formada por plasma y campos electromagnéticos que rodean al cadáver estelar y giran con ella.

"En su viaje hacia el exterior, los electrones adquieren energía y la liberan en forma de los haces de radiación observados", explica Bronek Rudak, del Centro Astronómico Nicolaus Copernicus (CAMK PAN) de Polonia y coautor del estudio.

Una posible explicación para las emisiones tan potentes de rayos gamma del púlsar Vela es que los fotones de radiación infrarroja de los polos del púlsar son energizados hasta dar lugar a fotones de rayos gamma (en azul) mediante electrones ultraveloces. De todos modos, habrá que investigar más antes de poder ofrecer una explicación inequívoca. (Ilustración: Science Communication Lab / DESY)

El púlsar Vela, situado en el cielo austral, concretamente en la constelación Vela (vela del barco), gira sobre sí mismo unas once veces por segundo.

Es el púlsar más brillante en la banda de radio del espectro electromagnético y la fuente persistente más brillante de rayos gamma cósmicos en el rango de los gigaelectronvoltios (GeV). Sin embargo, por encima de unos pocos GeV, su radiación termina abruptamente, presumiblemente porque los electrones alcanzan el final de la magnetosfera del púlsar y escapan de ella.

Extrañamente, las nuevas observaciones realizadas con el H.E.S.S. revelan un nuevo componente de radiación a energías más altas, que llegan a ser hasta unas 200 veces más energéticas que toda la radiación detectada hasta ahora procedente de este objeto, tal como subraya Christo Venter de la Universidad del Noroeste en Sudáfrica y miembro del equipo de investigación. Esta componente de muy alta energía aparece en los mismos intervalos de fase que la observada en el rango de los GeV. Sin embargo, para alcanzar estas energías, los electrones deberían viajar aún más lejos de la magnetosfera, aunque el patrón de emisión rotacional debe permanecer intacto.

"Este hallazgo desafía nuestro conocimiento previo de los púlsares y requiere un replanteamiento de cómo funcionan estos aceleradores naturales", sentencia Arache Djannati-Atai, del laboratorio de Astropartículas y Cosmología (APC) en Francia y miembro del equipo de investigación.

Sea cual sea la explicación, el púlsar Vela ostenta ahora oficialmente el récord como el más potente en emisión de rayos gamma de entre todos los púlsares.

El estudio se titula “Discovery of a Radiation Component from the Vela Pulsar Reaching 20 Teraelectronvolts”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Astronomy. (Fuente: NCYT de Amazings)