El motor de la Nebulosa del Cangrejo

Esta animación muestra la emisión pulsada que han medido los dos telescopios MAGIC. Crédito: S. Klepser, colaboración MAGIC.

El púlsar en el corazón de la Nebulosa del Cangrejo bulle de energía. Los telescopios MAGIC en la isla canaria de La Palma lo han confirmado tras detectarlo en rayos gamma de 25 a 400 gigaelectronvoltios (GeV) una banda de energías que estaba prácticamente inexplorada hasta la fecha. Ahora MAGIC se ha encontrado con que las señales que emite esta estrella llegan hasta energías tan altas como 400 GeV, entre 50 y 100 veces más de lo que predice la teoría. Esto ha dejado perplejos a los científicos, porque podría apuntar a un proceso astrofísico aún desconocido.

La estrella de neutrones que alberga la Nebulosa del Cangrejo es uno de los púlsares más famosos. Rota alrededor de su eje 30 veces por segundo y tiene un campo magnético de 100 millones de teslas. Este campo magnético es un billón de veces más intenso que el de nuestro planeta. El púlsar, que está a 6.000 años-luz de la Tierra, en la constelación de Tauro, es el motor de la Nebulosa del Cangrejo que le rodea. Tanto el púlsar como la nebulosa son los restos de una explosión de supernova que tuvo lugar el año 1054 y que llegó a ser tan brillante que se veía durante el día.

Púlsares a las mayores energías

Las estrellas de neutrones son objetos extraordinariamente densos con masas similares a las del Sol, pero con solo unos 10 kilómetros de diámetro. El periodo de rotación de un púlsar es extremadamente rápido y estable: un “día” en un púlsar puede durar entre 1 milisegundo y varios segundos. Mientras rota, la estrella de neutrones genera continuamente partículas cargadas, sobre todo electrones y positrones (electrones con carga positiva). Estas partículas viajan a lo largo de las líneas de campo magnético, que a su vez rotan a la misma velocidad que el púlsar. Las partículas producen un haz muy estrecho de radiación en gran parte del espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta rayos gamma. Cuando este haz cruza la Tierra durante un breve instante, vemos un destello de radiación, similar a ver la luz del faro de un puerto desde la distancia. Por eso lo llamamos un púlsar.

En 2008, los telescopios MAGIC detectaron rayos gamma del púlsar del Cangrejo a energías de unos 25 GeV, que eran varias veces mayores que todo lo que se había medido hasta entonces. Los científicos concluyeron que esta radiación tenía que producirse a una altura de al menos 60 kilómetros por encima de la superficie del púlsar, porque los rayos gamma sufren una fuerte absorción en los campos magnéticos y desaparecerían a menor altura, donde el campo es muy intenso.

Los datos que ha obtenido MAGIC durante los últimos dos años, y que fueron publicados el 30 de marzo en la revista Astronomy & Astrophysics, muestran la presencia de emisión pulsada hasta energías de 400 GeV, algo que supera todas las expectativas teóricas. Además los pulsos son muy cortos: duran menos de un milisegundo. Las teorías de púlsares predecían energías máximas mucho más bajas y ahora se enfrentan a un grave problema.

Reto a la teoría

Los astrofísicos de MAGIC apuntan a que podría generarse una cascada de partículas en el púlsar, lo que podría producir rayos gamma de más alta energía. Una explicación alternativa, publicada recientemente en la revista Nature, conecta este descubrimiento con la física igualmente intrigante del viento oscuro de partículas que escapa del púlsar y acaba por generar la Nebulosa del Cangrejo.

Aún así, ninguno de estos modelos puede explicar ni unas energías tan extremas, ni unos pulsos tan cortos. Los astrofísicos esperan que observaciones futuras arrojen luz sobre este nuevo fenómeno. Esto nos ayudaría a comprender mejor esta clase de objetos astronómicos y, en particular, unos de sus ejemplos más conocidos: el púlsar y la nebulosa del Cangrejo.

Fuente:  Cosmo Noticias - IAC