Descubren la fuente de unos misteriosos rayos gamma

Los cálculos realizados por decenas de miles de voluntarios que participan en el proyecto Einstein@Home han determinado que la fuente de rayos gamma desconocida es un sistema binario formado por una estrella de neutrones que gira rápidamente y su compañera estelar.

En 2014, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA descubrió una fuente de rayos gamma, así como de rayos X y luz, denominada PSR J2039-5617.

«Durante años, sospechamos que PSR J2039-5617 tenía un púlsar —una estrella de neutrones que gira rápidamente— en su centro», explicó uno de los autores del estudio Lars Nieder, estudiante de posgrado del Instituto Albert Einstein, en un comunicado de prensa del Instituto Max Planck de Física Gravitacional de Hannover. «Pero sólo fue posible levantar el velo y detectar las pulsaciones de rayos gamma con la potencia de cálculo del Einstein@Home», agregó.

Los voluntarios del estudio

Primero, los investigadores obtuvieron los datos precisos del sistema binario cuyo periodo orbital es de 5,5 horas. 

«Hay dos procesos principales en J2039-5617», explica el director del estudio, el Dr. Colin Clark, del Centro de Astrofísica de Jodrell Bank. «El púlsar calienta un lado de la compañera ligera, que aparece más brillante y azul. Además, distorsiona a la compañera por su atracción gravitatoria, lo que hace que el tamaño aparente de la estrella varíe a lo largo de la órbita», señaló.

Después los científicos utilizaron los datos archivados de 11 años de observaciones del telescopio Fermi y las coordenadas exactas del cielo estrellado del telescopio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea y desarrollaron métodos computacionales para buscar las pulsaciones periódicas de rayos gamma. El equipo compartió los algoritmos con los participantes del proyecto de computación voluntaria distribuida Einstein@Home. 

Los investigadores calculan que se necesitarían unos 500 años para procesar la información en un solo ordenador. Utilizando los recursos de Einstein@Home, esto se hizo en dos meses.

Los resultados de los cálculos 

Los resultados mostraron que el sistema J2039-5617 consiste en una estrella de neutrones que gira unas 377 veces por segundo y una compañera estelar que la órbita, con una masa de aproximadamente una sexta parte del Sol. 

«Conocemos docenas de fuentes de rayos gamma similares encontradas por el telescopio espacial Fermi, cuya verdadera identidad aún no está clara», afirma el profesor Dr. Bruce Allen, director del Instituto Max Planck de Física Gravitacional de Hannover y director y fundador de Einstein@Home. «Muchos podrían ser púlsares ocultos en sistemas binarios y seguiremos persiguiéndolos con Einstein@Home», añade.

Nuevas observaciones más detalladas con telescopios ópticos permitieron a los autores determinar otras propiedades del sistema exótico. 

Mientras el compañero estelar de peso ligero órbita el púlsar, la fuerte radiación y el viento de partículas del púlsar lo evaporan lentamente. 

Asimismo, se descubrió que la órbita de la estrella satélite cambia ligeramente y de forma imprevisible con el tiempo, y el brillo del sistema varía según el lado de la estrella de neutrones en el que se encuentre el satélite en relación con la Tierra.

«Descubrimos que el período orbital de la compañera varía ligera e imprevisiblemente a lo largo de los 11 años. Sólo cambia hasta unos diez milisegundos, pero como conocemos el tiempo de llegada de cada fotón gamma del púlsar con una precisión de microsegundos, ¡incluso esta cantidad es mucho!», declaró Nieder.

Los investigadores sugieren que los cambios en el periodo orbital se deben a pequeños cambios en la forma de la estrella satélite causados por su actividad magnética.

Al igual que nuestro Sol, la compañera podría pasar por ciclos de actividad. El campo magnético cambiante interactúa con el plasma del interior de la estrella y lo deforma. A medida que la forma de la estrella varía, su campo gravitatorio también cambia, lo que a su vez afecta a la órbita del púlsar. Esto podría explicar las variaciones observadas en el periodo orbital.

Los resultados se publican en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Sputnik

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