Astrónomos encuentran evidencia del púlsar más poderoso en una galaxia distante

Los astrónomos que analizan los datos del VLA Sky Survey (VLASS) han descubierto una de las estrellas de neutrones más jóvenes conocidas: el remanente superdenso de una estrella masiva que explotó como una supernova. Las imágenes del Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la Fundación Nacional de Ciencias, indican que la brillante emisión de radio impulsada por el campo magnético giratorio del púlsar ha surgido recientemente de detrás de una densa capa de escombros de la explosión de la supernova.

El objeto, llamado VT 1137-0337, se encuentra en una galaxia enana a 395 millones de años luz de la Tierra. Apareció por primera vez en una imagen VLASS realizada en enero de 2018. No apareció en una imagen de la misma región realizada por el FIRST Survey de VLA en 1998. Continuó apareciendo en observaciones posteriores de VLASS en 2018, 2019, 2020 y 2022.

«Nuestro descubrimiento de una fuente de encendido muy similar sugiere que las fuentes de radio asociadas con las FRB también pueden ser nebulosas luminosas de viento púlsar«

«Lo más probable es que veamos una nebulosa de viento púlsar«, espera Dillon Dong, un graduado de Caltech que comenzará una beca posdoctoral Jansky en el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) a finales de este año. Una nebulosa de viento púlsar se crea cuando el poderoso campo magnético de una estrella de neutrones que gira rápidamente acelera las partículas cargadas circundantes a casi la velocidad de la luz.

«Según sus características, este es un púlsar muy joven, posiblemente de tan solo 14 años, pero no mayor de 60 o 80 años«, indica Gregg Hallinan, asesor de doctorado de Dong en Caltech. Los científicos informaron sobre sus hallazgos en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Pasadena, California.

Un estallido de formación de estrellas en la misma galaxia

Dong y Hallinan descubrieron el objeto en los datos de VLASS, un proyecto de NRAO que comenzó en 2017 para inspeccionar todo el cielo visible desde el VLA, alrededor del 80% del cielo. Desde hace siete años, VLASS está realizando un escaneo completo del cielo tres veces, y uno de sus objetivos es encontrar objetos transitorios. Los astrónomos encontraron VT 1137-0337 en el primer escaneo VLASS de 2018.

La comparación de ese escaneo VLASS con los datos de un estudio del cielo VLA anterior llamado FIRST, reveló 20 objetos transitorios particularmente luminosos que podrían estar asociados con galaxias conocidas.

«Este destacó porque su galaxia está experimentando un estallido de formación de estrellas, y también por las características de su emisión de radio«, recuerda Dong. La galaxia, llamada SDSS J113706.18-033737.1, es una galaxia enana que contiene alrededor de 100 millones de veces la masa del Sol.

Consideraron varias explicaciones posibles

Al estudiar las características de VT 1137-0337, los astrónomos consideraron varias explicaciones posibles, incluida una supernova, un estallido de rayos gamma o un evento de interrupción de las mareas en el que una estrella es destrozada por un agujero negro supermasivo. Llegaron a la conclusión de que la mejor explicación es una nebulosa de viento púlsar.

En este escenario, una estrella mucho más masiva que el Sol explotó como una supernova, dejando atrás una estrella de neutrones. La mayor parte de la masa de la estrella original fue expulsada como una capa de escombros. La estrella de neutrones gira rápidamente y, a medida que su poderoso campo magnético barre el espacio circundante, acelera las partículas cargadas, provocando una fuerte emisión de radio.

Un objeto 10.000 veces más energético que la Nebulosa del Cangrejo

Inicialmente, la emisión de radio estaba bloqueada de la vista por la capa de escombros de la explosión. A medida que ese caparazón se expandía, se hizo progresivamente menos denso hasta que eventualmente las ondas de radio de la nebulosa de viento púlsar pudieron atravesarlo.

«Esto sucedió entre la PRIMERA observación en 1998 y la observación VLASS en 2018«, comenta Hallinan.

Probablemente el ejemplo más famoso de una nebulosa de viento púlsar es la Nebulosa del Cangrejo en la constelación de Tauro, el resultado de una supernova que brilló intensamente en el año 1054. El Cangrejo es fácilmente visible hoy en día con telescopios pequeños.

«El objeto que hemos encontrado parece ser aproximadamente 10.000 veces más energético que el Cangrejo, con un campo magnético más fuerte«, asegura Dong. «Es probable que sea un ‘súper Cangrejo’ emergente«, agrega.

Podría ser también un magnetar

Si bien Dong y Hallinan consideran que VT 1137-0337 probablemente sea una nebulosa de viento púlsar, también es posible que su campo magnético sea lo suficientemente fuerte como para que la estrella de neutrones pueda ser considerada como magnetar, una clase de objetos supermagnéticos. Los magnetares son uno de los principales candidatos para el origen de las misteriosas ráfagas rápidas de radio (FRB), ahora bajo un intenso estudio.

«En ese caso, este sería el primer magnetar atrapado en el acto de emerger, y eso también es extremadamente emocionante«, comenta Dong.

De hecho, se ha descubierto que algunas ráfagas de radio rápidas están asociadas con fuentes de radio persistentes, cuya naturaleza también es un misterio. Tienen un gran parecido en sus propiedades con VT 1137-0337, pero no han mostrado evidencia de una gran variabilidad.

Serán necesarias más observaciones

«Nuestro descubrimiento de una fuente de encendido muy similar sugiere que las fuentes de radio asociadas con las FRB también pueden ser nebulosas luminosas de viento púlsar«, concluye Dong.

Los astrónomos planean realizar más observaciones para aprender más sobre el objeto y controlar su comportamiento a lo largo del tiempo.

Fuente: National Radio Astronomy Observatory.