¿Astrofísica en crisis? El descubrimiento de un OVNI podría cambiarlo todo

Los astrónomos han descubierto un objeto celeste que desafía la clasificación, quizás revelando un nuevo tipo de entidad cósmica al borde de la física conocida.

A veces los astrónomos encuentran objetos en el cielo que no podemos explicar fácilmente. En nuestra nueva investigación, publicado en Cienciasinformamos de un descubrimiento de este tipo, que probablemente provocará debates y especulaciones.

Las estrellas de neutrones son algunos de los objetos más densos del universo. Compacto como el núcleo de un átomo, pero tan grande como una ciudad, trasciende los límites de nuestra comprensión de la materia última. Cuanto más pesada es una estrella de neutrones, más probable es que eventualmente colapse y se convierta en algo más denso: un agujero negro.

Representación artística del sistema suponiendo que la estrella compañera masiva es un agujero negro. La estrella más brillante del fondo es su compañera en órbita, el radiopúlsar PSR J0514-4002E. Las dos estrellas están separadas por una distancia de 8 millones de kilómetros y orbitan entre sí cada 7 días. Crédito: Daniel Futselaar (artsource.nl)

Al borde del entendimiento: estrellas de neutrones y agujeros negros

Estos objetos astrofísicos son tan densos y su gravedad tan fuerte que sus núcleos, sean los que sean, están permanentemente cubiertos del universo por horizontes de sucesos: superficies de completa oscuridad de las que ninguna luz puede escapar.

Si queremos comprender la física en el punto de inflexión entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros, debemos encontrar objetos en estos límites. En particular, debemos encontrar objetos de los que podamos realizar mediciones precisas durante largos períodos de tiempo. Y eso es exactamente lo que encontramos: un objeto que no es claramente A. Estrella neutrón ni un Agujero negro.

Imagen del Telescopio Espacial Hubble del cúmulo globular NGC 1851. Fuente de la imagen: NASA, ESA y G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Procesador: Gladys Cooper (NASA/Universidad Católica de América)

Una danza cósmica en NGC 1851

Esto fue cuando se miraba profundamente el cúmulo de estrellas. NGC 1851 El hecho de que hayamos descubierto lo que parece ser un par de estrellas proporciona una nueva visión de los límites extremos de la materia en el universo. El sistema consta de un milisegundo. PúlsarEs un tipo de estrella de neutrones que gira rápidamente y que barre rayos de luz de radio a través del universo mientras gira, y es un objeto masivo y oculto de naturaleza desconocida.

El objeto masivo es oscuro, lo que significa que es invisible en todas las frecuencias de la luz, desde la radio hasta las bandas de luz, los rayos X y los rayos gamma. En otras circunstancias, esto haría imposible su estudio, pero aquí es donde el púlsar de milisegundos viene en nuestra ayuda.

Los púlsares de milisegundos son como relojes atómicos cósmicos. Sus rotaciones son increíblemente estables y pueden medirse con precisión detectando el pulso de radio regular que producen. Aunque es intrínsecamente constante, el giro observado cambia cuando el púlsar está en movimiento o cuando su señal se ve afectada por un fuerte campo gravitacional. Al observar estos cambios, podemos medir las propiedades de los objetos en las órbitas de los púlsares.

El equipo utilizó el radiotelescopio sensible MeerKAT, ubicado en la región semidesértica de Karoo en Sudáfrica. Crédito: Sarao

Desentraña el misterio con MeerKAT

Hemos utilizado nuestro equipo internacional de astrónomos. Radiotelescopio suricata En Sudáfrica se realizan tales observaciones del sistema denominado NGC 1851E.

Esto nos permitió detallar con precisión las órbitas de los dos objetos, mostrando que su punto de mayor aproximación cambia con el tiempo. Estos cambios son descritos por La teoría de la relatividad de Einstein La velocidad de cambio nos dice la masa combinada de los objetos en el sistema.

Nuestras observaciones revelaron que el sistema NGC 1851E pesa aproximadamente cuatro veces más que nuestro Sol y que su compañera oscura era, como un púlsar, un objeto compacto, mucho más denso que una estrella normal. Las estrellas de neutrones más masivas pesan aproximadamente el doble de la masa del Sol, por lo que si se trata de un sistema de estrellas de neutrones dobles (sistemas bien conocidos y estudiados), debe contener dos de las estrellas de neutrones más pesadas jamás descubiertas.

Para descubrir la naturaleza de su compañera, necesitaremos comprender cómo se distribuye la masa en el sistema interestelar. Utilizando nuevamente la relatividad general de Einstein, podemos modelar el sistema en detalle, encontrando que la masa de su compañero está entre 2,09 y 2,71 veces la masa del Sol.

La masa de su compañera cae dentro de la «brecha de masa de los agujeros negros» que se encuentra entre las estrellas de neutrones más pesadas posibles, que se cree que tienen una masa de aproximadamente 2,2 masas solares, y los agujeros negros más ligeros que pueden formarse a partir de un colapso estelar, que tienen una masa de unas 5 masas solares. La naturaleza y composición de los objetos en esta brecha es una cuestión pendiente en astrofísica.

Candidatos potenciales

Entonces, ¿qué encontramos exactamente entonces?

Posible historia de formación del radiopúlsar NGC 1851E y su extraña estrella compañera. Crédito: Thomas Torres (Universidad de Aalborg/MPIfR)

Una posibilidad atractiva es que hayamos descubierto un púlsar orbitando alrededor de los restos de una fusión (colisión) de dos estrellas de neutrones. Esta configuración inusual fue posible gracias al denso grupo de estrellas en NGC 1851.

En esta abarrotada pista de baile, las estrellas girarán unas alrededor de otras, intercambiando parejas en un vals interminable. Si dos estrellas de neutrones fueran arrojadas demasiado cerca una de otra, su danza terminaría desastrosamente.

El agujero negro creado por su colisión, que puede ser mucho más ligero que los creados por el colapso de estrellas, es libre de vagar a través del cúmulo hasta que encuentra otro par de bailarines de vals y se inserta descaradamente, ahuyentando al compañero más ligero. En tratamiento. Es este mecanismo de colisiones e intercambios el que podría conducir al sistema que observamos hoy.

seguir esforzándose

Aún no hemos terminado con este sistema. Ya se está trabajando para determinar de manera concluyente la verdadera naturaleza de su compañera y revelar si hemos descubierto el agujero negro más ligero o la estrella de neutrones más masiva, o tal vez ninguna de las dos.

En el límite entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros siempre existe la posibilidad de que se encuentren nuevos objetos astrofísicos, aún desconocidos.

Seguramente habrá mucha especulación tras este descubrimiento, pero lo que ya está claro es que este sistema encierra una enorme promesa cuando se trata de comprender qué sucede realmente con la materia en los ambientes más extremos del universo.

escrito por:

• Ewan D. Barr – Científico del proyecto para estrellas y púlsares en tránsito en colaboración con MeerKAT (TRAPUM), Instituto Max Planck de Radioastronomía
• Arunima Dutta – Candidata a doctorado en el Departamento de Investigación de Física Fundamental en Radioastronomía, Instituto Max Planck de Radioastronomía
• Benjamin Stubbers – Profesor de Astrofísica, Universidad de Manchester

Adaptado de un artículo publicado originalmente en Conversación.