Tres años de observación permiten a los científicos capturar un estrella de neutrones “falla”

El púlsar Vela, tal como lo muestra el telescopio de rayos X ChandraEl púlsar Vela, como se muestra en la radiografía Chandra telescopio.NASA / CXC / Universidad de Toronto / M. Durant y col.

Las estrellas de neutrones son la forma más densa de materia en nuestro universo (los agujeros negros apiñan más cosas en un espacio más pequeño, y no es claro si esas cosas todavía son “importantes”). Se produce una estrella de neutrones por el colapso de un núcleo estelar, que acumula un poco más de masa que nuestro Sol en una esfera de unos 20 kilómetros de ancho.

A esta densidad, la materia hace cosas extrañas. Modelos basados ​​en consideraciones teóricas sugieren que hay una “corteza” distinta que se asienta sobre un superfluido de partículas subatómicas, pero no es como podemos visitar uno y confirmar esto. Ahora, los investigadores han hecho la siguiente mejor opción: han dispuesto un telescopio para mirar a un estrella de neutrones durante tres años, esperando que sufra una “falla” en su comportamiento normal Los resultados nos dan uno de nuestros primeros directos pruebas de modelos competidores para lo que hay debajo de la superficie de un estrella neutrón.

La falla

Mientras que una estrella de neutrones está compuesta principalmente de neutrones (¡duh!), También hay protones presentes en su interior. Todas las partículas allí se forma un superfluido, que puede fluir sin fricción. los El flujo de estas partículas cargadas dentro de la estrella puede crear un campo magnético intenso, uno que puede acelerar las partículas cargadas cerca de la estrella y hacer que emitan fotones. La rápida rotación de la estrella significa que estos chorros de partículas cargadas barren un gran área del espacio con los fotones que producen. En la Tierra, vemos esto como un destello de luz que aparece de la misma fuente muchas veces segundo, un púlsar. Los pulsos de fotones que dan a estas estrellas su el nombre llega con tanta regularidad que los hemos usado como Prueba de relatividad extremadamente precisa.

Pero la regularidad tiene sus límites. El mismo magnético los campos que alimentan el púlsar producen un poco de arrastre mientras barren en todo el entorno, ralentizando gradualmente el púlsar hacia abajo. Y los teóricos han propuesto que las estrellas de neutrones pueden “fallar” experimentando una aceleración repentina. Esto ocurre debido al movimiento en el interior de la estrella, que puede intercambiar ímpetu entre el superfluido allí y la corteza que lo rodea. Hasta ahora, sin embargo, nuestro La comprensión de los problemas técnicos se había limitado a la teoría.

Para comprender los problemas técnicos, un equipo de astrónomos se dispuso a rastrear el pulsar Vela por un período de tres años usando dos radios telescopios (el observatorio Mount Pleasant en Tasmania y el Observatorio Ceduna en el continente australiano). Durante esos tres años, los astrónomos observaron un gran total de una falla. en un primero, lograron atrapar tanto la falla como cada pulso que rodeado, junto con la polarización de la luz en cada legumbres.

El evento duró solo una fracción de segundo y fue presagiado por un pulso débil y muy amplio Noventa milisegundos después, cuando el se esperaba que llegara el siguiente pulso, no pasó nada. Los siguientes los pulsos eran débiles y tenían poca indicación del fuerte polarización que se vio en los pulsos que llegaron antes del glitch. Verificación a través de 100,000 pulsos que se registraron durante sus observaciones mostraron que no había nada como este comportamiento en los récords.

Una competencia modelo

Un análisis de los datos que rodean la falla reveló que el el tiempo medio entre pulsos había aumentado gradualmente durante un unos segundos antes de la falla. Los investigadores sugieren que esto es el producto de cambios en el interior de la estrella de neutrones, como El vórtice superfluido se “desancló” de la corteza que está encima. los el cambio en el tiempo fue el proceso de transferir el impulso a la corteza o el resultado del vórtice que altera el flujo magnético líneas de la estrella de neutrones.

Críticamente, este tiempo (4.4 segundos) puede ser predicho por el ecuación de estado que usamos para describir las condiciones dentro de un estrella neutrón. Y 4.4 segundos son aparentemente consistentes con un ecuación llamada modelo hadrónico dependiente de la densidad, que significa que esta es nuestra primera oportunidad de probar algunos de los modelos que explicar fallas técnicas contra datos del mundo real.

Desafortunadamente, como este trabajo deja muy claro, los problemas técnicos son raros eventos, y toma mucho tiempo capturar todos los datos relevantes a ellos Como resultado, probablemente tomará algún tiempo antes de que podamos Tiene observaciones adicionales que proporcionan más pruebas y nos dicen si el comportamiento de Vela es típico de los púlsares. Pero la oportunidad para despegar la corteza y observar las condiciones exóticas dentro de un la estrella de neutrones probablemente será lo suficientemente tentadora para asegurar que Sucederá.

Nature, 2018. DOI: 10.1038 / s41586-018-0001-x (Acerca de DOIs).

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