Una imagen de M71E (el púlsar doble a la derecha de la imagen), FAST (parte inferior de la imagen) y el cúmulo globular M71 (fondo). Fuente: ScienceApe/CAS/NAOC
Los científicos de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China (NAOC) y sus colaboradores en el país y en el extranjero han descubierto un púlsar doble con un período orbital de 53 minutos utilizando el Radiotelescopio Esférico de 500 m (FAST). El descubrimiento de este sistema binario, denominado PSR J1953+1844 o M71E, llena un vacío en la evolución de los sistemas de púlsar araña. Los resultados fueron publicados en Naturaleza 20 de junio.
El primer púlsar fue descubierto en 1967. Hasta el momento, se han encontrado unos 3.000 de estos fascinantes objetos, que giran con regularidad y rapidez como peonzas en el cielo.
Algunos púlsares se encuentran en sistemas binarios que orbitan estrellas compañeras. Si dos estrellas están muy juntas, el púlsar tragará material de la estrella compañera para seguir girando. La estrella compañera es pesada al principio. Pero a medida que el púlsar se “come” a su estrella compañera, las dos estrellas se acercan y orbitan entre sí a velocidades crecientes. Por el contrario, a medida que la estrella pierde masa y se vuelve más ligera, el púlsar no puede saquear más y, por lo tanto, aleja a la estrella compañera. Como resultado, la velocidad orbital del púlsar disminuye.
Panel izquierdo: la flecha roja apunta a la ubicación de M71E junto al cúmulo globular M71; Panel derecho: perfil de pulso medio y ángulo de polarización de M71E basados en observaciones FAST. Fuente: NAOC
Este comportamiento, que se asemeja a las arañas hembras que comen arañas machos, ha inspirado a los astrónomos a nombrar objetos en estas dos etapas como arañas de espalda roja y viuda negra, respectivamente. Se conocen colectivamente como púlsares araña.
La evolución de pelirroja a viuda negra lleva mucho tiempo, incluso cientos de millones de años. Anteriormente, solo se habían detectado sistemas de púlsares binarios en los estados de cresta roja y viuda negra, sin estados intermedios. La razón es que el período orbital del púlsar intermedio predicho por esta teoría sería muy corto y la distancia entre las dos estrellas muy pequeña, lo que sería difícil de observar. Por esta razón, la teoría de la evolución de los sistemas de púlsares araña desde la espalda roja hasta la viuda negra no ha sido completamente probada.
Ahora, sin embargo, la posibilidad de este camino evolutivo ha sido confirmada por FAST, el radiotelescopio más grande y sensible del mundo. El equipo de investigación utilizó la observación a largo plazo con FAST para detectar un sistema de púlsares araña con el tiempo orbital más corto jamás descubierto: solo 53 minutos. Basándose en varios indicios durante las observaciones, los científicos determinaron que el sistema se encontraba en un estado intermedio en el camino evolutivo de pelirrojo a viuda negra, completando así el eslabón perdido en la teoría de la evolución de los púlsares araña.
Posición de M71E en el diagrama periodo-masa de la estrella compañera. Tanto la curva roja como la azul muestran los caminos de las simulaciones teóricas de la evolución de las estrellas binarias. M71E se encuentra en un estado intermedio de evolución. Fuente: Pan et al.
“El orbital de un sistema binario está casi de frente, tal sistema es extremadamente raro. FAST lo encontró en un vasto mar de estrellas utilizando sus altísimas capacidades de detección. Esto llenó un vacío en la evolución de los sistemas de púlsar araña y refleja [FAST’s] vulnerabilidad sin precedentes”, dijo Jiang Peng de NAOC, coautor del estudio.
Los revisores de Nature describieron el resultado como “un púlsar binario muy interesante”. Este descubrimiento recorta el récord del período orbital más corto de un púlsar binario en aproximadamente un 30%, lo que apunta a un proceso evolutivo nuevo y desconocido para los púlsares araña”.
Proporcionado por la Academia de Ciencias de China