Columna de Astronomía | Pulsares, vertiginosos faros espaciales llenos de sorpresas

Aunque la existencia de las estrellas de neutrones fue predicha en forma teórica, su detección en forma de "pulsares" fue totalmente accidental e inesperada.

22 de Junio de 2016 | 09:11 | Por Andreas Reisenegger
Por Andreas ReiseneggerAcadémico del Instituto de Astrofísica de la U. Católica de Chile

Doctor del Instituto Tecnológico de California (Caltech). Fue investigador postdoctoral del Instituto de Estudio Avanzado en Princeton (ambos en EE.UU.). Actualmente es profesor titular del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA). Es astrofísico teórico, concentrando su interés en estrellas de neutrones y magnéticas, cúmulos y supercúmulos de galaxias, y cosmología.

En 1931, cuando los físicos desentrañaban los misterios de la física cuántica y la estructura del átomo, James Chadwick descubrió los neutrones, partículas sin carga eléctrica que –junto a los protones– constituyen los núcleos atómicos. Muy pronto, los teóricos consideraron la posible existencia de estrellas muy compactas, formadas por aglomeraciones de estas partículas. Así, Walter Baade y Fritz Zwicky propusieron que las impresionantes explosiones de supernova podrían ser el resultado del colapso de una estrella "normal" (grande y luminosa, como nuestro Sol) a una compactísima "estrella de neutrones".

Poco después, J. Robert Oppenheimer (quien más tarde se haría famoso por la bomba atómica) y George Volkoff calcularon la estructura de estas estrellas, combinando la Relatividad General con la flamante física cuántica. El resultado fue a la vez impresionante y decepcionante. Si la masa de estas estrellas era similar a la del Sol, su densidad sería enorme: ¡mil millones de toneladas por centímetro cúbico! Pero así medirían apenas unos pocos kilómetros de diámetro, pequeñísimo en escalas astrónomicas, con lo cual emitirían muy poca luz, siendo prácticamente invisibles.

Dado esto, el interés por estas estrellas se durmió hasta la década de 1960. En 1967, la estudiante Jocelyn Bell trabajaba en su tesis de doctorado observando las ondas de radio emitidas por el gas interestelar, bajo la guía de Anthony Hewish, cuando detectó una señal extraña: pulsos muy regulares, que se sucedían cada 1,3373 segundos. Después de un arduo proceso de descarte de diversos "ruidos" –desde los chispazos de motores cercanos hasta posibles señales de vida extraterrestre–, se convencieron de que se trataba de la emisión de un objeto astronómico, que se denominó "pulsar".
Andreas Reisenegger:
En un punto dado, se recibe un pulso en cada vuelta, permitiendo de esta manera una medición muy precisa del período de rotación de estas estrellas

Con el tiempo, en distintas direcciones del cielo, se fueron descubriendo más pulsares, con distintas frecuencias (escuchar aquí). Además, se detectó que la frecuencia no era perfectamente constante; los pulsos se iban espaciando. Esto era consistente con el modelo propuesto por Franco Pacini y Thomas Gold: estrellas de neutrones que giran muy rápidamente, emitiendo haces de radiación a lo largo de los polos de su campo magnético. Estos haces barren el cielo como la luz de un faro; así, en un punto dado, se recibe un pulso en cada vuelta, permitiendo de esta manera una medición muy precisa del período de rotación de estas estrellas. De hecho, una rotación tan rápida es posible sólo para objetos tan compactos como una estrella de neutrones, al ser su gravedad lo suficientemente fuerte para contrarrestar la enorme fuerza centrífuga. Además, con el tiempo, pierden energía y giran más lentamente, explicando el paulatino espaciamiento de los pulsos.

El pulsar más luminoso (y que gira 30 veces por segundo) fue el que se encontró en la nebulosa del Cangrejo, el remanente gaseoso de una supernova muy brillante observada por astrónomos chinos el año 1054. Este y otros hallazgos similares confirmaron la hipótesis de Baade y Zwicky de que las supernovas correspondían a la formación de una estrella de neutrones.

Más tarde, se encontraron pulsares en sistemas binarios (es decir, en órbita con otra estrella de neutrones o de otro tipo), que permitieron confirmar distintas predicciones de la Relatividad General, entre ellas (indirectamente) la emisión de ondas gravitacionales. Otra sorpresa fueron los "pulsares de milisegundos", que giran mucho más rápido aún, con el récord actual en 716 vueltas por segundo. Y siguieron los "magnetares", que tienen violentas emisiones de rayos X y gamma, gracias a los campos magnéticos más intensos de los cuales tengamos evidencia.

Varios telescopios actuales y en planificación tienen a las estrellas de neutrones entre sus principales objetivos de estudio. ¡Seguro que seguirán dándonos sorpresas!

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