Se ha fotografiado por primera vez un extraño chorro de “aspersor de jardín” procedente de una estrella de neutrones.
La estructura en forma de S se crea cuando el chorro cambia de dirección debido a la rotación de un disco de gas caliente alrededor de la estrella, un proceso llamado precesión, que se ha observado con agujeros negros pero, hasta ahora, con neutrones. las estrellas.
Este objeto en particular se encuentra en el sistema binario Circinus X-1, a más de 30.000 años luz de la Tierra, y se forma a partir del núcleo de una estrella supergigante masiva que colapsó aproximadamente al mismo tiempo que se construyó Stonehenge.
Es tan denso que una cucharada de su contenido pesa tanto como el Monte Everest.
Un sistema binario consta de dos estrellas que están unidas gravitacionalmente. En el caso de Circinus X-1, una de ellas es una estrella de neutrones.
Las estrellas de neutrones y los agujeros negros son monstruos cósmicos que se forman cuando las estrellas más masivas del universo mueren y colapsan bajo su propia gravedad.
Sin embargo, estos últimos son considerablemente más masivos y sólo pueden detectarse por sus efectos gravitacionales, mientras que los primeros pueden observarse directamente a pesar de su densidad.
Son unos de los objetos más extremos del universo y su interior está compuesto casi en su totalidad por neutrones.
El chorro de la estrella de neutrones fue observado por un equipo de astrónomos de la Universidad de Oxford, que utilizaron Meerkat, un radiotelescopio en Sudáfrica, para producir imágenes muy detalladas y de alta resolución del Circasiano X-1.
Las imágenes, que se presentaron en la Reunión Nacional de Astronomía en la Universidad de Hull esta semana, incluyen la primera imagen de un chorro en forma de S de una estrella de neutrones confirmada: un gran avance en astronomía que puede ayudar a desbloquear la física extrema. tendencia
El investigador principal, Fraser Cowie, dijo que existe otro sistema conocido por sus chorros en forma de S, llamado SS433, pero hallazgos recientes sugieren que el objeto probablemente sea un agujero negro.
“Esta imagen es la primera vez que vemos evidencia fuerte de un chorro de una estrella de neutrones confirmada”, dijo.
“Esta evidencia proviene tanto de la forma simétrica de S del plasma emisor de radio en los chorros como de la onda de choque amplia y aguda, que sólo puede generarse cambiando la dirección del chorro.
“Esto proporcionará información valiosa sobre la física extrema detrás de la iniciación del chorro, un fenómeno que aún no se comprende bien”.
La enorme densidad de la estrella de neutrones crea una fuerte fuerza gravitacional que aleja el gas de la estrella compañera, formando un disco de gas caliente a su alrededor que desciende en espiral hacia su superficie.
Este proceso, llamado acreción, libera grandes cantidades de energía por segundo con más potencia que un millón de soles. Parte de esta energía impulsa chorros: haces estrechos de material expulsados de sistemas binarios que viajan a una velocidad cercana a la de la luz.
Las recientes actualizaciones del telescopio MeerKAT han dado como resultado una mejor sensibilidad e imágenes de mayor resolución. Junto con ellos, el equipo vio evidencia clara de una estructura en forma de S, con forma de aspersor de jardín, en el chorro de Circinus X-1.
No sólo eso, sino que los investigadores también descubrieron choques de movimiento, los primeros registrados en un sistema binario de rayos X. Estas son las regiones donde el chorro choca violentamente con el material circundante, provocando un shock.
El equipo de Cowie midió las ondas que se movían a aproximadamente el 10 por ciento de la velocidad de la luz, confirmando que fueron causadas por un chorro de alta velocidad y no por algo parecido a un viento de material proveniente de las estrellas.
“El hecho de que estas ondas de choque se propaguen en un ángulo amplio es consistente con nuestro modelo”, dijo Covey. “Así que tenemos dos pruebas contundentes que nos dicen que el chorro de la estrella de neutrones se está moviendo”.
Medir la velocidad de las ondas de choque también ayudará a los astrónomos a comprender de qué están hechos los chorros que las provocan.
Las ondas de choque actúan efectivamente como aceleradores de partículas en el espacio, produciendo rayos cósmicos de alta energía, y la energía máxima de las partículas que pueden acelerarse depende de su velocidad.
“Circinus X-1 es uno de los objetos más brillantes del cielo de rayos X y ha sido estudiado durante más de medio siglo”, dijo Cowie. “Pero aun así, es uno de los sistemas más misteriosos que conocemos.
“Muchos aspectos de su comportamiento no están bien explicados, por lo que es muy gratificante ayudar a arrojar nueva luz sobre este sistema basándose en 50 años de trabajo realizado por otros”.
Añadió: “Los próximos pasos serán continuar monitoreando los aviones y ver si cambian con el tiempo como esperamos.
“Esto nos permitirá medir sus propiedades con mayor precisión y aprender más sobre este asombroso objeto”.
La investigación se llevó a cabo como parte de los proyectos X-KAT y ThunderKAT en el telescopio MeerKAT operado por el Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica (SARAO). Estas observaciones se realizaron utilizando los receptores de banda S recientemente instalados y proporcionados por el Instituto Max Planck (MPG).
