Desde el interior de una red brillante que se expande hacia afuera debido a una explosión épica, una estrella muerta emite pulsos de luz de radio hacia la Tierra.
este es el cangrejo Púlsary dentro de sus pulsos de radio hay una extraña señal que ha desconcertado a los astrónomos. durante años. Llamado patrón de cebra, parece un extraño espaciado de bandas de longitud de onda cuando se representa gráficamente, asemejándose a las rayas puntiagudas en zig-zag de una cebra.
No hay nada más en el espacio que tenga una emisión parecida, y los astrónomos han buscado una explicación desde que el patrón se observó por primera vez hace casi dos décadas.
Ahora, un astrofísico teórico cree haber resuelto el misterio.
Se trata, dice Mikhail Medvedev de la Universidad de Kansas, de un patrón de interferencia generado por la difracción de la luz por diferentes densidades de plasma dentro de la magnetosfera del púlsar.
“Si tienes una pantalla y pasa una onda electromagnética, la onda no se propaga directamente”, Medvédev explica.
“En la óptica geométrica, las sombras proyectadas por los obstáculos se extenderían indefinidamente: si estás en la sombra, no hay luz; fuera de ella, ves la luz. Pero la óptica ondulatoria introduce un comportamiento diferente: las ondas rodean los obstáculos e interfieren entre sí. , creando una secuencia de franjas brillantes y tenues debido a interferencias constructivas y destructivas”.
El Pulsar del Cangrejo es el agitado remanente de una supernova a unos 6.200 años luz de distancia que floreció en el cielo de la Tierra en 1054 EC. Fue la espectacular muerte de una estrella masiva que expulsaba su material exterior en un violento estornudo. El núcleo en el centro de la estrella, que ya no estaba sostenido por la presión exterior de la fusión, colapsó bajo la gravedad para formar un estrella de neutrones.
Estos objetos ultradensos son diminutos y los más pesados contienen hasta 2,3 veces la masa del Sol en una esfera de sólo 20 kilómetros (12 millas) de diámetro. Un púlsar es un tipo de estrella de neutrones que emite chorros de ondas de radio desde sus polos. A medida que la estrella gira a velocidades increíbles, estos chorros son como rayos de faro que pasan cerca de la Tierra de tal manera que la estrella parece pulsar.
El Crab Pulsar tiene un período de rotación de unos 33 milisegundos, lo que significa que pulsa unas 30 veces por segundo.
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Los astrónomos han estado estudiando este púlsar desde su descubrimiento en la década de 1960 en medio de una burbuja de escombros en expansión, lo que la convierte en la primera estrella vinculada con confianza a un evento de supernova. Todavía tiene sus misterios más de medio siglo después: el misterioso patrón de cebra no se descubrió hasta 2007, y vaya que era un enigma.
“Es muy brillante, prácticamente en todas las bandas de ondas”, Medvédev dice. “Este es el único objeto que conocemos que produce el patrón de cebra, y sólo aparece en un único componente de emisión del Pulsar Cangrejo. El pulso principal es un pulso de banda ancha, típico de la mayoría de púlsarescon otros componentes de banda ancha comunes a las estrellas de neutrones. Sin embargo, el interpulso de alta frecuencia es único y oscila entre 5 y 30 gigahercios, frecuencias similares a las de un horno microondas”.
Dado que hemos estado observando el púlsar con tanta atención durante tanto tiempo, hay una gran cantidad de datos de observación disponibles. Medvedev tomó estos datos y, partiendo del supuesto de que el patrón de cebra representa una franja de difracción, desarrolló un modelo basado en la óptica ondulatoria para calcular la densidad del plasma del púlsar.
El modelo replicó con precisión las observaciones, proporcionando una explicación hábil para el extraño comportamiento del púlsar. Medvedev descubrió que, a medida que las ondas de radio salen del púlsar, las interacciones entre el plasma y el campo magnético producen un patrón de interferencia de difracción que parece rayas de cebra en zigzag.
“Un patrón de difracción típico produciría franjas espaciadas uniformemente si solo tuviéramos una estrella de neutrones como escudo”. Medvédev dice.
“Pero aquí, el campo magnético de la estrella de neutrones genera partículas cargadas que constituyen un plasma denso, que varía con la distancia a la estrella. Cuando una onda de radio se propaga a través del plasma, pasa a través de áreas diluidas pero es reflejada por el plasma denso. Esta reflexión varía según Frecuencia: Las frecuencias bajas se reflejan en radios grandes, proyectando una sombra más grande, mientras que las frecuencias altas crean sombras más pequeñas, lo que resulta en un espaciado de franjas diferente.
El modelo podría representar una nueva herramienta para medir la densidad del plasma dentro de las magnetosferas de los púlsares y otros entornos extremos donde se pueden encontrar patrones de difracción. Aunque no hay nada en el cielo como el Crab Pulsar, hay otros lugares y formas en que se puede aplicar el modelo.
“El Pulsar del Cangrejo es algo único: es relativamente joven según los estándares astronómicos, tiene sólo unos mil años y es muy energético”. Medvédev dice.
“Pero no es el único; conocemos cientos de púlsares, de los cuales más de una docena también son jóvenes. Los púlsares binarios conocidos, que se utilizaron para probar el sistema de Einstein relatividad general teoría, también se puede explorar con el método propuesto. De hecho, esta investigación puede ampliar nuestra comprensión y técnicas de observación de los púlsares, especialmente los jóvenes y energéticos”.
La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.