Por primera vez, los astrónomos han mapeado directamente el campo magnético que rodea un inusual púlsar “faro”, revelando una autopista cósmica invisible que canaliza partículas expulsadas del remanente estelar que gira rápidamente.
Utilizando la misión Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) de la NASA, los investigadores midieron el campo magnético alrededor del púlsar PSR J1101-6101, apodado el “Faro”, y confirmaron una predicción de larga data de que sus partículas de alta energía fluyen a lo largo de líneas de campo magnético que se extienden a través de la Vía Láctea. Este descubrimiento ofrece una mirada poco común a cómo algunos de los objetos más extremos del universo aceleran partículas hasta casi la velocidad de la luz, según un comunicado de la agencia espacial.
Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente: los restos ultradensos que quedan cuando estrellas masivas explotan como supernovas. Sus poderosos campos magnéticos canalizan rayos de radiación desde sus polos magnéticos que barren el espacio a medida que las estrellas giran, de manera muy similar al haz de un faro.
PSR J1101-6101, que se encuentra en el centro de la Nebulosa del Faro, gira unas 16 veces por segundo y viaja a velocidades supersónicas después de recibir una poderosa patada de la supernova que la creó. A medida que atraviesa el gas interestelar, deja una brillante cola de rayos X al tiempo que produce un filamento estrecho que sobresale casi perpendicular a su dirección de viaje. Los astrónomos habían sospechado durante mucho tiempo que esta estructura inusual rastreaba electrones energéticos que escapaban a lo largo del campo magnético de la Vía Láctea.
“Queríamos probar esa teoría”, dijo en el comunicado Jack Dinsmore, autor principal del estudio y estudiante universitario de la Universidad de Stanford. “La ‘prueba irrefutable’ vendría midiendo la polarización de la luz, que indica la dirección del campo magnético. Si el campo magnético apunta a lo largo del filamento, eso confirma que las partículas del filamento están fluyendo a lo largo del campo”.
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A diferencia de los telescopios de rayos X convencionales, el IXPE mide la polarización de los rayos X (la orientación preferida de sus campos eléctricos), lo que permite a los científicos reconstruir la geometría de campos magnéticos que de otro modo serían invisibles. Debido a que la Nebulosa del Faro es relativamente débil en rayos X, los investigadores desarrollaron nuevas técnicas de análisis para extraer la mayor cantidad de información posible de las observaciones.
El equipo descubrió que el campo magnético corre paralelo a un filamento notablemente largo que se extiende desde el púlsar, lo que confirma que las partículas de alta energía fluyen a lo largo de las líneas del campo magnético. Pero las observaciones también descubrieron un giro inesperado: el campo es mucho más ordenado de lo que anticipaban los científicos. La señal de polarización inusualmente fuerte sugiere que el filamento contiene mucha menos turbulencia magnética de lo que predicen los modelos actuales, lo que ofrece nueva información sobre cómo los púlsares de rápido movimiento inyectan partículas energéticas en la galaxia circundante.
“La sorprendente divergencia en las orientaciones del campo magnético observada entre las longitudes de onda de radio y rayos X proporciona evidencia convincente de la naturaleza altamente estructurada de estos objetos”, dijo en el comunicado Niccolò Bucciantini, coautor del estudio del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica. “Esto marca la primera indicación clara de que partículas de diferentes energías ocupan regiones distintas dentro del sistema, insinuando la presencia de múltiples, y potencialmente muy diferentes, mecanismos de aceleración en funcionamiento”.
Sus hallazgos fueron publicados el 9 de julio en The Astrophysical Journal.