El nacimiento de un Pulsa

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Como el legendario Pájaro Fénix que se levanta de las cenizas de su propia pira funeraria para volar nuevamente por el cielo, un púlsar se eleva desde los restos de su estrella progenitora masiva, que recientemente ha perecido en la explosión de una supernova. Un púlsar es una estrella de neutrones recién nacida; una densa reliquia del tamaño de una ciudad de rápida rotación de una antigua y masiva estrella que se ha derrumbado bajo el estupendo peso de su propia gravedad aplastante, hasta el punto fatal de que sus protones y electrones se fusionaron para formar neutrones. De hecho, las ardientes explosiones de estrellas condenadas como supernovas a veces son tan brillantes que deslumbran, por un breve momento brillante, a toda su galaxia natal. En septiembre de 2018, un equipo de astrónomos anunció que eran los primeros en presenciar el nacimiento de un púlsar emergiendo de la pira funeraria de su estrella madre muerta. Esto sucedió al mismo tiempo que el Comité de Selección del Gran Premio en Física Fundamental reconoció a la astrofísica británica, la Dra. Jocelyn Bell Burnell, por su descubrimiento de los púlsares, una detección que se anunció por primera vez en febrero de 1968.

Este premio especial fue otorgado al Dr. Bell Burnell “por sus contribuciones fundamentales al descubrimiento de los púlsares y una vida de liderazgo inspirador en la comunidad científica”. Su descubrimiento de los púlsares hace medio siglo resultó ser una de las mayores sorpresas en la historia de la astronomía. Este descubrimiento elevó las estrellas de neutrones fuera del ámbito de la ciencia ficción para alcanzar el estado de la realidad científica de una manera muy dramática. Entre una gran cantidad de importantes ramificaciones posteriores, abordó en varias pruebas sólidas de la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein (1915), y también condujo a una nueva comprensión del origen de los elementos pesados ​​en el Universo. Llamados metales por los astrónomos, los elementos atómicos pesados ​​son todos aquellos que son más pesados ​​que el helio.

Las supernovas que dan origen a los púlsares pueden tardar meses o incluso años en desaparecer. A veces, las sobras gaseosas de la feroz explosión estelar se estrellan en un gas rico en hidrógeno y, por un corto tiempo, recuperan su brillo anterior. Sin embargo, la pregunta que debe responderse es la siguiente: ¿ podrían permanecer luminosos sin este tipo de interferencia, dando como resultado su brillante rendimiento de encore?

En un esfuerzo por responder a esta molesta pregunta, el Dr. Dan Milisavljevic, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana, anunció que había presenciado tal evento seis años después de una supernova, llamada SN 2012au . Golpeó su estrella progenitora a smithereens.

“No hemos visto una explosión de este tipo, en una escala de tiempo tan tardía, que permanezca visible sin que haya habido algún tipo de interacción con el gas hidrógeno dejado por la estrella antes de la explosión. Pero no hay un pico espectral de hidrógeno en los datos – otra cosa estaba energizando esta cosa, “Dr. Milisavljevic explicó en un comunicado de prensa de la Universidad de Purdue del 12 de septiembre de 2018 .

Si un púlsar recién nacido tiene un campo magnético y gira lo suficientemente rápido, es capaz de acelerar las partículas cargadas cercanas y evolucionar hacia lo que los astrónomos denominan una nebulosa de viento pulsar. Esto es probablemente lo que le sucedió a SN 2012au, según el nuevo estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters.

“Sabemos que las explosiones de supernova producen este tipo de estrellas de neutrones que giran rápidamente, pero nunca vimos evidencia directa de ello en este marco de tiempo único. Expulsión externa”, Dr. Milisavlievic continuó explicando en el Comunicado de Prensa de la Universidad de Purdue.

Faros en el cielo

¡Los púlsares disparan un haz regular de radiación electromagnética y pesan aproximadamente el doble de la masa de nuestro Sol, ya que giran violentamente unas 7 veces por segundo! Los haces que emanan de los brillantes púlsares son tan extremadamente regulares que a menudo se los compara con los haces de faro en la Tierra, y este haz de radiación es detectable cuando se abre paso en nuestro camino. La radiación que fluye desde un púlsar solo se puede ver cuando la luz se dirige a la dirección de nuestro planeta, y también es responsable del aspecto pulsado de la emisión. Las estrellas de neutrones son extremadamente débiles y tienen períodos de rotación cortos y regulares. Esto crea un intervalo muy preciso entre los impulsos que varían aproximadamente de milisegundos a segundos para cualquier pulsar individual . Los astrónomos descubren la mayoría de los púlsares a través de sus emisiones de radio.

Las estrellas de neutrones pueden vagar por el espacio como “bichos extraños” solitarios o como miembros de un sistema binario en contacto cercano con otra estrella de secuencia principal (quema de hidrógeno) aún “viva”, o incluso en compañía de otro cadáver estelar como sí mismo. También se han observado estrellas de neutrones anidando en remanentes de supernova brillantes, hermosos y multicolores. Algunas estrellas de neutrones incluso pueden ser orbitadas por un sistema de planetas condenados que son esferas completamente inhóspitas y completamente inhóspitas que sufren una lluvia constante de radiación mortal que grita desde su padre estelar asesino. De hecho, el primer paquete de exoplanetas , descubierto en 1992, fue la trágica descendencia planetaria de un púlsar mortal . Los púlsares se apagan y se encienden brillantemente, lanzando sus rayos regulares de luz a través del espacio entre las estrellas. Ciertos púlsares incluso rivalizan con los relojes atómicos en su precisión para mantener el tiempo.

La primera observación de un púlsar fue hecha el 28 de noviembre de 1967 por el Dr. Bell Burnell y el Dr. Antony Hewish. Los pulsos recién manchados se separaron en intervalos de 1,35 segundos que se originaron precisamente desde la misma ubicación en el espacio y se mantuvieron hasta el tiempo sideral. El tiempo sideral se determina a partir del movimiento de la Tierra (o un planeta) en relación con las estrellas distantes (en lugar de con respecto a nuestro Sol).

En sus esfuerzos por explicar estos pulsos exóticos, el Dr. Bell Burnell y el Dr. Hewish se dieron cuenta de que el período extremadamente breve de los pulsos descartaba la mayoría de las fuentes astrofísicas conocidas de radiación, como las estrellas. De hecho, debido a que los pulsos seguían el tiempo sideral, no podían explicarse por la interferencia de radiofrecuencia originada por alienígenas inteligentes que viven en otros lugares del Cosmos. Cuando se realizaron más observaciones, utilizando un telescopio diferente, confirmaron la existencia de esta emisión realmente extraña y misteriosa, y también descartaron cualquier tipo de efecto instrumental. Los dos astrónomos apodaron su descubrimiento LGM-1 , por “hombrecitos verdes”. No fue hasta que se descubrió una segunda fuente pulsante similar en una región diferente del cielo que la teoría lúdica “LGM” se descartó por completo. La palabra “pulsar” en sí misma es una contratación de “estrella pulsante”, que apareció por primera vez en forma impresa en 1968.

Todas las estrellas son inmensas esferas compuestas de gas ardiente y abrasador. Estos objetos estelares deslumbrantes e intensos están compuestos principalmente de gas hidrógeno que se ha enrollado en una esfera muy de cerca como resultado de la implacable compresión de la propia gravedad de la estrella. Esta es la razón por la cual el núcleo de una estrella se vuelve tan caliente y denso. Las estrellas son extremadamente calientes porque sus incendios estelares han sido encendidos como resultado de la fusión nuclear , lo que hace que los átomos de los elementos más ligeros (como el hidrógeno y el helio) se fusionen para formar elementos atómicos cada vez más pesados ​​y pesados. La producción de elementos atómicos más pesados ​​a partir de elementos más ligeros, que ocurren en el corazón de una estrella, se denomina nucleosíntesis estelar. El proceso de nucleosíntesis estelar comienza con la fusión del hidrógeno, que es el elemento atómico más ligero y más abundante en el Cosmos. El proceso termina con hierro y níquel, que se fusionan solo con las estrellas más masivas. Esto se debe a que las estrellas más pequeñas como nuestro Sol no están lo suficientemente calientes como para fabricar elementos atómicos más pesados ​​que el carbono. Los elementos atómicos más pesados, como el uranio y el oro, se crean en las supernovas que terminan con las “vidas” de estrellas masivas. Las estrellas más pequeñas se apaciguan con suavidad en esa buena noche y envuelven sus hermosas capas gaseosas externas multicolor en el espacio entre las estrellas. Estos objetos encantadores, llamados nebulosas planetarias , son tan hermosos que los astrónomos los llaman “mariposas del Universo”. Literalmente, todos los elementos atómicos más pesados ​​que el helio, los metales, se hicieron en los corazones calientes de las innumerables estrellas del Universo.

El proceso de fusión nuclear produce una cantidad monumental de energía. Esta es la razón por la cual las estrellas brillan. Esta energía también es responsable de crear la presión de radiación de una estrella . Esta presión crea un equilibrio necesario y delicado que lucha contra la implacable compresión de la gravedad de una estrella. La gravedad trata de sacar todo de un material de estrellas, mientras que la presión trata de empujar todo lo que fuera. Esta batalla eterna mantiene a una estrella que rebota contra el inevitable colapso que se producirá cuando se quede sin el suministro necesario de combustible de fusión nuclear . En ese punto trágico, la gravedad gana la batalla y la estrella se derrumba. La estrella progenitora ha llegado al final de ese largo camino estelar, y si es lo suficientemente masiva, se convierte en supernova. Este poderoso, implacable y despiadado tirón gravitatorio acelera las reacciones de fusión nuclear en la estrella condenada. Donde una vez agotada una estrella, ya no existe una estrella.

Antes de que se encontraran con su inevitable desaparición, las estrellas masivas lograron fusionar un núcleo de hierro en sus corazones ardientes. El hierro no se puede usar como combustible, y en este punto el progenitor estrella-que-es hace su brillante actuación en el Cosmos, a veces dejando atrás un púlsar salvaje.

SN 2012au

Antes del nuevo estudio, los astrónomos ya sabían que SN 2012au era una bestia inusual que habitaba en el zoológico celestial. La reliquia extraña era excepcional e impar de varias maneras. A pesar de que la explosión de la supernova no fue lo suficientemente brillante como para llamarse una “supernova superluminosa” , fue lo suficientemente brillante como para ser bastante enérgica y durar mucho tiempo. Finalmente se atenuó en una curva de luz ligeramente lenta.

El Dr. Milisavljevic predice que si los astrónomos continúan observando los sitios de supernovas extremadamente brillantes, pueden ver cambios similares en el mar.

“Si realmente hay un púlsar o una nebulosa de viento magnetar en el centro de la estrella explotada, podría empujar desde adentro hacia afuera e incluso acelerar el gas. Puede observar que el gas rico en oxígeno se aleja de la explosión aún más rápido”, dijo el Dr. Milisavljevic comentó en el comunicado de prensa de la Universidad de Purdue del 12 de septiembre de 2018 .

Las supernovas superluminosas son objetos celestes transitorios de gran interés en la comunidad astronómica. Esto se debe a que son fuentes potenciales de ondas gravitacionales y agujeros negros, y muchos astrónomos también teorizan que podrían estar relacionados con otras formas de explosiones celestes, como las explosiones de rayos gamma y las explosiones de radio rápidas. Los astrónomos están tratando de entender la física fundamental que es la base para ellos, pero son difíciles de observar. Esto se debe a que son confiablemente raros y están ubicados muy lejos de la Tierra.

La próxima generación de telescopios, que los astrónomos llaman Telescopios Extremadamente Grandes, tendrá la capacidad tecnológica de observar estos misteriosos eventos con mayor detalle.

Este nuevo estudio se alinea con uno de los Giant Leaps de la Universidad de Purdue , el espacio, que forma parte del Sesquicentenario de Purdue, 150 años de Giant Leaps.

El Dr. Milisavljevic continuó señalando que “este es un proceso fundamental en el Universo. No estaríamos aquí sin que esto sucediera. Nuestra sangre: creo que es fundamental para nosotros, como ciudadanos del Universo, comprender este proceso”.

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