Más cerca de entender cómo funcionan los ‘faros’ del Universo

Un equipo de investigadores con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha analizado los datos tomados por el observatorio espacial XMM-Newton, de la Agencia Espacial Europea (ESA), y los observatorios Chandra de la NASA para localizar emisiones pulsantes de rayos X procedentes de tres sistemas. El trabajo, publicado en el último número de la revista The Astrophysical Journal Letters y basado también en el estudio de los rayos gamma emitidos por estos objetos, aporta una nueva herramienta para investigar los mecanismos que dan lugar a la radiación de los púlsares, estrellas de neutrones con un poderoso campo magnético.

Los púlsares se caracterizan por girar a gran velocidad y emitir energía en todas las frecuencias del espectro electromagnético. Sus haces de radiación sólo pueden verse cuando el observador está alineado con ellos. La recurrencia periódica de este alineamiento da lugar a pulsaciones, de ahí que reciban el nombre de púlsares (del inglés pulsating star, estrella pulsante). Estos objetos, que con toda probabilidad servirán de base a la navegación espacial del futuro, se descubrieron hace 50 años, pero muchas de sus características aún se desconocen.

Aunque al principio se detectaron gracias a sus emisiones de radio, los púlsares también emiten otro tipo de radiación, aunque en pequeñas cantidades. Es el caso de la radiación térmica estándar (la que radia cualquier objeto con una temperatura por encima del cero absoluto), emitida, por ejemplo, cuando los púlsares absorben materia de otra estrella. Pero también emiten radiación no termal, en concreto, de dos tipos: sincrotrón (por ejemplo, por electrones a muy altas velocidades girando alrededor de las líneas del campo magnético) y curvatura (producida por los mismos electrones mientras se deslizan por estas líneas).

Los rayos X no térmicos están en su mayoría producidos por la radiación de sincrotrón, mientras que los rayos gamma pueden proceder de una emisión de sincrocurvatura, una combinación de los dos mecanismos. Es relativamente fácil encontrar púlsares que emitan en rayos gamma, y lo prueba el hecho de que se hayan descubierto más de 200 durante la pasada década, pero sólo se han hallado 20 púlsares que lo hagan en rayos X no térmicos. Esta carencia dificulta la comprensión de su población y los estudios de los púlsares individuales.

“Los telescopios de rayos X tienen la dificultad de que hay que indicar exactamente dónde tienen que apuntar. Nuestro método ayuda a explicar los procesos de emisión de los púlsares y puede ser empleado para predecir las emisiones de rayos X que debemos observar, basadas en las emisiones de rayos gamma ya conocidas”, explica Diego Torres, director del Instituto de Ciencias del Espacio, profesor ICREA y miembro del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña.

El modelo desarrollado por estos investigadores combina la radiación de sincrotrón y de curvatura para predecir si los púlsares detectados en rayos gamma podrían también observarse en rayos X. Para ello, seleccionaron tres púlsares ya conocidos, que emiten en rayos gamma, los cuales, tal y como predecía el modelo, emitían también en rayos X. Posteriormente, bucearon en los archivos del XMM-NEWTON y de los observatorios Chandra X-ray para encontrar evidencias de radiación no termal en rayos X de cada uno de los púlsares. No sólo detectaron pulsaciones en rayos X procedentes de estos tres objetos, sino que además comprobaron que el espectro en rayos X era casi el mismo que el predicho por el modelo.

“Se espera que, con el uso de esta nueva herramienta, no sólo comprendamos mejor la física de estos objetos, sino que la población de púlsares detectados en energías de rayos X se incremente de forma notable”, concluye Torres.

Los resultados suponen un avance en el entendimiento de las relaciones que tienen las emisiones de los púlsares en el espectro electromagnético, lo que favorecerá en un futuro predecir el brillo de un púlsar en cualquier longitud de onda. La consecuencia final será una mejor comprensión de la interacción entre partículas y campos magnéticos tanto en púlsares como en otros objetos.