Los telescopios de rayos X de la NASA revelan los 'huesos' de una mano cósmica fantasmal.

30 de octubre de 2023

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por Beth Ridgeway, NASA

En 1895, Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X y los utilizó para obtener imágenes de los huesos de la mano de su esposa, dando inicio a una revolucionaria herramienta de diagnóstico para la medicina. Ahora, dos telescopios espaciales de rayos X de la NASA han combinado sus capacidades de imagen para revelar los "huesos" del campo magnético de una estructura sorprendente con forma de mano en el espacio. Juntos, estos telescopios revelan el comportamiento de una estrella colapsada muerta que sigue existiendo a través de columnas de partículas de materia y antimateria energizadas. En algún momento alrededor de hace 1.500 años, una estrella gigante en nuestra galaxia se quedó sin combustible nuclear para quemar. Cuando esto ocurrió, la estrella colapsó sobre sí misma y formó un objeto extremadamente denso llamado estrella de neutrones.

Las estrellas de neutrones en rotación con campos magnéticos fuertes, o púlsares, proporcionan laboratorios para la física extrema, con condiciones que no se pueden replicar en la Tierra. Los púlsares jóvenes pueden crear chorros de materia y antimateria que se alejan de los polos del púlsar, junto con un viento intenso, formando una "nebulosa de viento de púlsar".

En 2001, el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA observó por primera vez el púlsar PSR B1509-58 y reveló que su nebulosa de viento de púlsar (llamada MSH 15-52) se asemeja a una mano humana. El púlsar se encuentra en la base de la "palma" de la nebulosa. MSH 15-52 está ubicada a 16.000 años luz de la Tierra.

Ahora, el telescopio más nuevo de rayos X de la NASA, el Explorador de Polarimetría de Rayos X (IXPE, por sus siglas en inglés), ha observado MSH 15-52 durante aproximadamente 17 días, la mayor duración en la que ha observado un solo objeto desde su lanzamiento en diciembre de 2021.

'Los datos de IXPE nos dan el primer mapa del campo magnético en la "mano"', dijo Roger Romani de la Universidad de Stanford en California, quien dirigió el estudio. 'Las partículas cargadas que producen los rayos X viajan a lo largo del campo magnético, determinando la forma básica de la nebulosa, al igual que los huesos lo hacen en la mano de una persona'.

IXPE proporciona información sobre la orientación del campo eléctrico de los rayos X, determinado por el campo magnético de la fuente de rayos X. Esto se conoce como polarización de rayos X. En amplias regiones de MSH 15-52, la cantidad de polarización es notablemente alta, alcanzando el nivel máximo esperado según el trabajo teórico. Para lograr esa fuerza, el campo magnético debe ser muy recto y uniforme, lo que indica que hay poca turbulencia en esas regiones de la nebulosa de viento de púlsar.

'Todos estamos familiarizados con los rayos X como herramienta médica de diagnóstico para los humanos', dijo la coautora Josephine Wong, también de Stanford. 'Aquí estamos utilizando los rayos X de una manera diferente, pero nuevamente están revelando información que de otra manera nos sería oculta'.

Una característica particularmente interesante de MSH 15-52 es un chorro de rayos X brillante que se dirige desde el púlsar hacia la "muñeca" en la parte inferior de la imagen. Los nuevos datos de IXPE revelan que la polarización al comienzo del chorro es baja, probablemente porque esta es una región turbulenta con campos magnéticos complejos y enredados asociados a la generación de partículas de alta energía. Al final del chorro, las líneas del campo magnético parecen enderezarse y volverse mucho más uniformes, lo que provoca que la polarización aumente considerablemente.

Estos resultados sugieren que las partículas reciben un impulso de energía en regiones turbulentas y complejas cerca del púlsar en la base de la palma y fluyen hacia áreas donde el campo magnético es uniforme a lo largo de la muñeca, los dedos y el pulgar.

'Hemos descubierto la historia de vida de partículas superenergéticas y de antimateria alrededor del púlsar', dijo el coautor Niccolò Di Lalla, también de Stanford. 'Esto nos enseña cómo los púlsares pueden actuar como aceleradores de partículas'.

IXPE también ha detectado campos magnéticos similares en las nebulosas de viento de púlsar Vela y Cangrejo, lo que indica que pueden ser sorprendentemente comunes en estos objetos.

Estos resultados se publican en un nuevo artículo en The Astrophysical Journal.

Información de la revista: The Astrophysical Journal

Proporcionado por: NASA