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Jul

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Estrellas de neutrones pulsantes a velocidades increíbles

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en De estrella a púlsar    ~    Comentarios Comments (3)

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Sin la solución de Kerr a la ecuación de campo de Einstein, esta acción giroscópica hubiera sido desconocida y habría sido imposible explicar los cuásares. Con la solución de Kerr a mano, los astrofísicos de mitad de los años setenta estaban llegando a una explicación clara y elegante. Por primera vez, el concepto de un agujero negro como un cuerpo dinámico, más que un simple “agujero en el espacio”, estaba jugando un papel central en la explicación de las observaciones de los astrónomos.

 

 

No es que estémos conectados con el Universo, lo cierto es, ¡que somos parte de él!

Estoy totalmente convencido de que, de alguna manera, nuestras mentes, están conectadas con el cosmos del que formamos parte.  Estamos aquí y nos parece de lo más natural, nunca nos paramos a pensar en cómo fue eso posible, en cómo surgió el “milagro”.  A partir de la materia “inerte” evolucionada surgen entes pensantes y vivos, ¿cómo es posible tal maravilla? Hay que pensar (lo he referido en muchas ocasiones) que, el material del que estamos hecho (Nitrógeno, Carbono, etc.), se fabricó en las estrellas a partir del elemento más simple, el Hidrógeno que, evolucionado a materiales más complejos que llegaron hasta nuestro Sistema Solar primitivo en formación para constituirse en parte del Planeta Tierra en el que, bajo ciertas condiciones atmosféricas, presencia de agua y de radiación cósmica, dio lugar al nacimiento de aquella primera célula capaz de reproducirse que evolucionó hasta nosotros.

 

¿Es posible que aparte del nuestro, existan universos paralelos, que han sido creados por otros sucesos como el de nuestro Big Bang, y son similares o distintos, originales e independientes y podría  accederse a ellos con la tecnología adecuada?

La verdad es que, seguiremos buscando incansables una salida a todo ésto, ya que, el destino de la Humanidad, compuesta de seres conscientes, es el buscar lo que la Naturaleza oculta para saber qué camino tomar, y, la respuesta a todas nuestras preguntas está ahí, en la Naturaleza misma que debemos observar para tratar de entender su lenguaje. Por lo pronto sabemos el destino del Sol, conocemos de la llegada de Andrómeda y, posiblemente, nuestro planeta en unos 1.700 millones de años dejará la zona habitable. Todo lo que necesitamos lo tenemos delante de nuestros ojos y solo falta que nuestras mentes comprendan y evolucionen hasta el punto de saber determinar el camino a seguir, cuando lleguemos a esa línea del saber aún lejana en un horizonte que ni podemos vislumbrar, entonces, el resto del camino será más llevadero y los seres humanos tendrán por delante (si no lo estropean antes) un camino de “luz”, y, entiendo por luz, el saber que tanto perseguimos y que, de manera irremediable, tenemos que conquistar.

¿Qué son los Púlsare?

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En el verano de 1967 Anthony Hewish y sus colaboradores de la Universidad de Cambridge detectaron, por accidente, emisiones de radio en los cielos que en nada se parecían a las que se habían detectado hasta entonces. Llegaban en impulsos muy regulares a intervalos de sólo 1 1/3 segundos. Para ser exactos, a intervalos de 1,33730109 segundos. La fuente emisora recibió el nombre de “estrella pulsante” o “pulsar”.

   Esta es la imagen que de un púlsar tenemos pero…

¿QUE SON LOS PÚLSARES?

Un púlsar es una fuente de radio desde la que se recibe un tren de pulsos altamente regular. Han sido catalogados cerca de un millar de púlsares desde que se descubriera el primero en 1967. Los Púlsares son Estrellas de Neutrones en rápida rotación, con un diámetro de 20-30 Km. Las estrellas se hallan altamente magnetizadas (alrededor de 10 exp.8 tesla), con el eje magnético inclinado con respecto al eje de rotación.

La emisión de radio se cree que surge por la aceleración de partículas cargadas por encima de los polos magnéticos. A medida que rota la estrella, un haz de ondas de radio barre la Tierra, siendo entonces observado el pulso, de forma similar a la luz de un faro. Los períodos de los pulsos son típicamente de 1 s pero varían desde los 1,56 ms (púlsares de milisegundo) hasta los 4’3 s

Los períodos de los pulsos se alargan gradualmente a medida que las estrellas de neutrones pierden energía rotacional, aunque unos pocos púlsares jóvenes son propensos a súbitas perturbaciones conocidas como ráfagas. Las medidas precisas de tiempos en los púlsares han revelado la presencia de púlsares binarios, y un púlsar, PSR 1257+12, se ha demostrado que está acompañado por objetos de masa planetaria. Han sido detectados destellos ópticos procedentes de unos pocos púlsares, notablemente los Púlsares del Cangrejo y Vela.

La mayoría de los púlsares se piensa que se crean en explosiones de supernova por el colapso del núcleo de una estrella supergigante, aunque en la actualidad hay considerables evidencias de que al menos algunos de ellos se originan a partir de enanas blancas que han colapsado en estrellas de neutrones después de una acreción de masa de una estrella compañera. (Púlsar reciclado).

El nombre del objeto capturado es Vela y es un pulsar que lanza un chorro de partículas cargadas que corren a lo largo del eje de rotación del astro- Muchos son los púlsares descubiertos por el Telescopio Espacial Hubble que, desde hace 25 años está observando el Espacio Interetelar para desvelar los secretos del Universo.

La gran mayoría de los púlsares conocidos se encuentran en la Vía Láctea  y están concentrados en el plano galáctico. Se estima que hay unos 100.000 púlsares en la Galaxia. Las observaciones de la dispersión interestelar y del efecto Faraday en los púlsares suministran información sobre la distribución de electrones libres y de los campos magnéticos de la Vía Láctea.

Cuando un púlsar está en órbita con otra estrella, estamos hablando de un púlsar binario, cuya existencia es revelada por un cambio cíclico en el período de pulsación a medida que las dos estrellas orbitan la una en torno a la otra. Se conocen alrededor de 50 púlsares binarios, con períodos orbitales que varían entre menos de 1 hora y varios años, y períodos de pulsión entre 1,6 ms y más de 1 s.

                                  Imagen más aclaratoria del PSR 1913+16

El primer púlsar binario conocido, PSR 1913+16, fue descubierto en 1974. Consiste en un púlsar que tiene 17 pulsaciones por segundo, en una órbita altamente excéntrica con un período de 7,75 horas alrededor de una segunda estrella de neutrones en la que no se han observado pulsaciones. Cada estrella tiene unas 1,4 masas solares, próxima al límite de Chandrasekhar, y el período orbital se está acortando gradualmente debido a la pérdida de energía a través de radiación gravitacional.

El primer púlsar binario conocido, PSR 1913+16, fue descubierto en 1974. Consiste en un púlsar que tiene 17 pulsaciones por segundo, en una órbita altamente excéntrica con un período de 7,75 horas alrededor de una segunda estrella de neutrones en la que no se han observado pulsaciones. Cada estrella tiene unas 1,4 masas solares, próxima al límite de Chandrasekhar, y el período orbital se está acortando gradualmente debido a la pérdida de energía a través de radiación gravitacional.

           Púlsar evaporando estrella © Crédito: NASA/ESA. PSR 1957 + 20

Otro púlsar binario destacable es PSR 1957 + 20, llamado en ocasiones púlsar de la viuda negra, en el que la intensa radiación procedente del pulsar está evaporando su  pequeña estrella compañera. Algunos púlsares binarios se saben ahora que son púlsares reciclados que han adquirido altas velocidades de rotación debido  a la acreción de gas procedente del compañero.

El púlsar del milisegundo brilla cada pocas milésimas de segundo. El primero en ser descubierto, PSR 1937 + 21, tiene un período de 1,56 ms, siendo aún el del período más corto conocido y próximo al mínimo teórico para una estrella de neutrones en rotación. Han sido descubiertos más de 60 púlsares con períodos de menos de 20 milisegundos, muchos de ellos en cúmulos globulares. Los púlsares de milisegundo poseen una rotación extremadamente estable y mantiene una regularidad mayor que la de los relojes atómicos.

También está el púlsar de rayos X. Aquí estamos hablando de una binaria de rayos X que tiene una variabilidad regular, en la que la pulsación está asociada al período de rotación de la compañera compacta, una estrella de neutrones magnetizada.

Los períodos varían desde unos pocos segundos hasta unos pocos minutos. Estas pulsaciones se piensa que están provocadas por el campo magnético que canaliza el gas en acreción hacia los polos de la estrella produciendo “manchas calientes” localizadas que se hacen visibles o no a medida que rota la estrella. Un ejemplo de dicho sistema es Hércules X-1.

La mayoría de los púlsares se piensa que se crean en explosiones de supernova por el colapso del núcleo de una estrella supergigante, aunque en la actualidad hay considerables evidencias de que al menos algunos de ellos se originan a partir de enanas blancas que han colapsado en estrellas de neutrones después de una acreción de masa de una estrella compañera. (Púlsar reciclado).

Otro tipo de púlsar es el llamado óptico que sufre pulsaciones en la parte visible del espectro, además de en longitudes de onda de radio y de otros tipos. El primer púlsar cuyas pulsaciones ópticas fueron descubiertas fue el Púlsar del Cangrejo, en 1969, seguido del Púlsar Vela en 1977.

El púlsar denominado “reciclado” es un púlsar con un campo magnético inusualmente bajo (1-100 tesla), un ritmo de frenado pequeño y un período de pulsos frecuentemente muy bajo, encontrándose a menudo en sistemas binarios.

Se cree que los púlsares reciclados son púlsares ordinarios que han perdido energía y se han debilitado, y que luego se han puesto a girar de nuevo por acreción del gas de la estrella compañera. Existe una alta proporción de púlsares reciclados en los núcleos de los cúmulos globulares, donde la alta densidad de estrellas hace más probable la captura de una vieja estrella de neutrones en un sistema binario. Los primeros púlsares reciclados en ser descubiertos tenían  períodos de pulsos muy cortos y se conocen como “púlsares de milisegundo”, aunque más tarde se descubrieron otros con períodos mucho más largo.

“El remanente de supernova de SN 1054, constituido por los desechos expulsados durante la explosión, se llama Nebulosa del Cangrejo. Está situada en una zona cercana a la estrella ζ Tauri. Alberga en su interior los residuos compactos de la estrella que explotó, un púlsar, llamado pulsar del Cangrejo (o PSR B0531+21). Esta nebulosa y el pulsar que contiene forman la estructura astronómica más estudiada fuera del sistema solar, entre otras cosas porque es una de las raras supernovas en las que la fecha de la explosión es perfectamente conocida.”

Para poder llegar a estrella de neutrones, la estrella original que implosiona es más masiva que nuestro Sol. La estrella de Neutrones es muy densa, tan densa como el núcleo de un átomo y, cuando colapsa se convierte en un púlsar giratorio que es el resultado de una explosión de supernova como la presenciada en 1054.

emilio silvera

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Esta entrada fue publicada el sábado, 4 de julio de 2015 a las 7:30 y está clasificada bajo: De estrella a púlsar. Puede hacer un seguimiento de los comentarios de esta entrada gracias al feed RSS 2.0. Puede dejar un comentario, o enviar un trackback desde su sitio.
 

  1. 1
    Emilio Silvera
    el 4 de julio del 2015 a las 8:07

    Simplemente con oir una explicación sencilla de estos objetos asombrosos, podemos comprender que, en el Universo, nada resulta imposible y que la Naturaleza cuenta con los mecanismos adecuados para conseguir cosas que, ni podemos imaginar.

    Ya habéis leido más arriba lo que es un púlsar que tiene su origen en una simple estrella que está dotada de cierta masa, y, al llegar al final de su “vida”, cuando agotado su combustiblre nuclear de fusión deja la Secuencia Principal y queda a merced de la Gravedad, toda aquella ingente masa implosiona sobre sí misma y se contrae más más bajo la fuerza imparable de la gravedad.

    Llega un momento en el que, interviene el Principio de Exclusión de Pauli, ya que, la Gravedad a producido la fusión de protones y electrones que se han convertido en neutrones y, sigue compromiendo aquella masa neutrónica que, al tratarse de partículas que son fermiones, se resisten a fundirse las unas con las otras y sufren una especie de degeneración que las hace moverse a velocidades cercanas a la de la Luz, y, de esa manera, son capaces de frenar la fuerza gravitatoria que las aplastaba.

    Entonces, lo que nos queda (dependiente de ciertas circunstancias especiales), será una estrella de neutrones, un Púlsar o un Magnetar, objetos con caracterísitcas muy especiales cada uno de ellos pero que todos, tienen en común una propiedad, están conformados por un material muy denso, ya que, con sólo un diámetro de entre 20 y 30 kilómetros, y de su densidad, siempre se ha puesto un ejemplo:

     

     

    Resultado de imagen de la densidad de una estrella de neutrones

     

    “Estos neutrones, aplastados unos contra otros por la gravedad, dan lugar a cuerpos de extraordinaria densidad, las estrellas de neutrones. Una simple cucharadita de la materia superdensa de una estrella de neutrones puede pesar cientos de millones de toneladas. Esta tremenda densidad hace que las estrellas de neutrones sean extraordinarios laboratorios naturales para el estudio de los estados más extremos y densos de materia conocidos por la Física.”

     

    Hemos llegado a descubrir que las estrellas de neutrones son simples remanentes estelares que resultan del colapso gravitacional de una estrella masiva al final de su camino generador de luz y fusión. Cuando llegan al límite y no pueden seguir fusionando materiales, explotán como Supernovas del Tipo II, Tipo Ib o Tipo Ic. Aunque se las conoce como estrellas de neutrones, también en ellas están presentes otros tipos de partículas tanto en su corteza de hierro, como en su interior que puede contener tanto protones y electrones, como piones y kaones.

    Las estrellas de esta familia son extremadamente calientes y evitan un mayor colapso mediante lo que antes decía, es decir, Los Neutrones, al ser Fermiones y no poder ocupar el mismo lugar los unos y los otros, ni tampoco el mismo estado cuántico, cuando la fuerza de gravedad las obliga a juntarse, se ven abocadas a sufrir una degeneración (según el Principio de Exclusiòn de Pauli) que las lleva a lo que se conoce como presión de degeneración cuántica, tan fuerte que, frena a la gravedad y la estrella de neutrones, el púlsar o el magnetar, queda estable.

    Podríamos estar hablando de objetos exóticos y extraños durante horas y discutiendo sobre todos estos fenómenos reales y al mismo tiempo inimaginbales, durante días, y, cuanto más profundizáramos en ellos, más asombroso serían los resultados obtenidos al comprobar, de primera mano, los caminos que recorre la Naturaleza para conseguir lo que quiere.

    Precisamente por eso… ¡Estamos nosotros aquí! Ella (la Naturaleza), se quiere pavoner delante de nosotros.

    Buen fin de semana amigos.

     

     

    Responder
  2. 2
    kike
    el 4 de julio del 2015 a las 18:13

     Si un pulsar que tiene un diámetro de unos 30 kms. es capaz de girar sobre su eje más de 17 veces por segundo, ¿Que velocidad de giro posee?; parece ser que hasta más de 70.000 kms. por segundo, lo que significa que la corteza de la estrella gira a una velocidad de menos de  1/5 de la velocidad de la luz.

     Debido a esa velocidad, el ecuador de la estrella parece que se abomba y que llegaría a destruir la estrella, lo que no sucede no por la gravedad sino por los enormes campos magnéticos que la mantienen uniforme. No obstante ese torbellino, lo más parecido a un agujero negro, recibe continuamente partículas que se ven arrastradas desde el espacio hacia los polos debido al indicado campo magnético tan potente, por lo que supongo que en ambos polos se formará una especie de disco de acreción algo similar al de los agujeros negros.

     Creo que tras los agujeros negros, las estrellas pulsantes y los magnétares deben ser los objetos del espacio que más incógnitas nos presentan, y que por ello necesitan de más estudio, con la casi seguridad de encontrar alguna que otra maravilla desconocida todavía por el hombre. 

     Aunque únicamente fuera  por comprender mejor el magnetismo, ya valdrían la pena las investigaciones pertinentes, de lo que de seguro se está llevando a efecto en lo posible.

     ¡Que maravillas se encuentran sobre nuestras cabezas y nosotros sin enterarnos!

      Aunque la astronomía y la astrofísica va calando fuertemente en la sociedad, aún existen millones de personas que viven completamente ajenas al espacio y lo que representa. Una de las maneras de hacer que la gente se interese (comprobado personalmente), es contarles que los diferentes átomos que conforman nuestro cuerpo proceden de la explosión en supernova de alguna lejana estrella hace miles de millones de años; y que esos átomos son los mismos en parte que los que existen en el mar, en un valle, en una montaña, en un plato de lentejas y en la mascota que tanto queremos. Cuando comprenden que formamos parte indisoluble del cosmos, comienzan a interesarse más por esos temas….

     Buen finde a todaeos.

    PD: y  Felicidades al Hubble en su 25 aniversario; y a sus doce astronautas que lo han ido reparando y modernizando en todo ese tiempo.

    Responder
    • 2.1
      Emilio Silvera
      el 5 de julio del 2015 a las 6:53

      Amigo mio:

      Es cierto que esta familia (estrellas de neutrones, púlsares y magnétares), esconde algunos secretos y, no estaría nada mal poder ir desvelándolos para conocer, lo que realmente está pasando cuando en la materia se eleva la densidad y el magnetismo a extremos insospechados. Llegará un día lejano aún el futuro en el que, nuestra especie (si no la pifia), tendrá los medios necesarios para recorrer el Espacio, viajando a regiones que ahora nos están vedadas. En esos remotos lugares, estrellas de neutrones y púlsares estarán haciendo de las suyas incidiendo, de alguna manera, en los objetos y materiales que tengan a su alrededor a los que influirán para cambiar los comportamientos que tendrían de no tener vecinos tan peligrosos.

      Es cierto lo que dices (una pena), pocos somos los que estamos interesados en conocer lo que ocurre en las regiones espaciales, y, los fenómenos que se producen continuamente con emisiones de energías inimaginables que cambian los escenarios anteriores por otros nuevos en los que, sin que no siempre se pueda explicar, aparecen nuevos objetos y nuevas formas de materia que han evolucionado hacia la complejidad, incluso de esos aminoácidos que son necesarios para la vida.

      Hay que unirse a tu felicitación a esos arriesgados astronáutas que corrigieron los defectos del Hubble para hacer posible, que nosotros, tan ricamente aposentados en la seguridad de la Tierra, pudiéramos contemplar las maravillosas imágenss que nos ha brindado el Telescopio Espacial a lo largo de los años. Pronto llegará el James West que, con nuevos instrumentos y prestaciones, nos enseñará un Universo aún más hermoso y sorprendente.

      Un saludo cordial amigo.

      Responder
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