Press Releases

Press Releases

26.09.2013 (IEEC)

Científics troben la baula perduda dels púlsars en sistemes binaris.

  • Per primera vegada, s'ha observat un púlsar en un sistema binari transitant entre dues diferents fases de comportament.
  • El descobriment ha confirmat el que la teoria venia inferint fa tres dècades
    Barcelona, 25.09.2013
En un estudi liderat per Alessandro Papitto, investigador de l'Institut de Ciències de l'Espai ICE (CSIC / IEEC), ha trobat la baula perduda en el cicle de les estrelles de neutrons pertanyents a sistemes binaris de baixa massa. Per primera vegada, s'ha observat aquestes estrelles canviant d'una fase a l'altra i viceversa, una teoria que s'havia elaborat fa gairebé tres dècades però que no s'havia pogut confirmar mai mitjançant observacions. El descobriment és de tal magnitud que els resultats científics seran publicats a la prestigiosa revista Nature. Una estrella de neutrons és el romanent que queda després de l'explosió d'una estrella massiva. Les estrelles de neutrons són estrelles ultracompactes i altament magnetitzades, que tendeixen a rotar extremadament ràpid, amb períodes que poden arribar als mil·lisegons. Giren molt ràpidament sobre si mateixes i moltes d'elles emeten radiació en ones ràdios amb una periodicitat sorprenent; un efecte que s'assembla al d'un far de la costa que emet la seva llum de forma periòdica. Mentre emeten radiació, les seves velocitats de rotació es desacceleren. A l'univers, poden trobar-se de forma aïllada o en sistemes binaris. Els púlsars de mil·lisegons van tenir el seu moment àlgid a l’any 1982 quan es va descobrir el primer d'aquests púlsars que presentava una anormalitat. El púlsar rotava massa ràpid en comparació amb la seva edat. Era massa vell. Per tant, els científics van plantejar la possibilitat que aquests púlsars pertanyessin a un sistema binari d'estrelles, on l'estrella companya donaria part del seu material i regeneraria o reciclaria així el seu període de rotació, accelerant novament al púlsar. Segons aquesta teoria de reciclatge, a mesura que rep massa de la seva companya, l'estrella de neutrons emet en raigs X i s'accelera. En finalitzar la fase de transferència de massa, període que pot durar uns centenars de bilions d'anys, el sistema pot reactivar-se novament com un púlsar de mil·lisegons, emetent ones de ràdio.A més, l'emissió de raigs X de tots els  púlsars de mil·lisegons que reben matèria de la seva companya, es manifesta com erupcions sobtades que duren uns mesos. Un cop finalitzades aquestes erupcions violentes, es creia llavors que el període entre les mateixes erupcions és un període de tranquil·litat on el púlsar pot emet en ones ràdio. Aquestes fases estan lligades a petites variacions del ritme amb què la matèria és transferida per l'estrella companya al púlsar. Aquestes teories no han pogut ser confirmades en la seva totalitat ja que, fins ara, no s'havia pogut observar un sistema ensenyant-nos les dues fases. Això ha canviat: La nit del 28 de març del 2013, els científics, utilitzant els telescopis espacials INTEGRAL i SWIFT, van detectar un sobtat increment en raigs X d'un sistema binari d'estrelles, l'IGR J18245-2452, situat al cúmul d'estrelles M28. Les erupcions en raigs X van poder determinar que el sistema estava composat per una estrella de neutrons i una estrella companya de baixa massa, classificant-la com una binària de baixa massa (en anglès, Low Mass X-ray Binary o LMXB). En detectar a IGR J18245-2452 raigs X, Alessandro Papitto i els seus col·laboradors van decidir buscar dins el catàleg ATNF l'existència d'antics púlsars del cúmul globular M28 per veure si hi havia senyals d'un púlsar existent a la zona. I, efectivament, van trobar un púlsar que a l’any 2006 estava emetent en ones ràdio i que presentava les mateixes característiques al púlsar de raigs X del 2013 (tenia el mateix període de rotació, el mateix període orbital i el mateix eix semi-major). No van necessitar imatges per comprovar que el que estaven veient era realment el mateix objecte que, en qüestió d'uns anys, havia canviat de fase. Una cosa encara més sorprenent és que, en disminuir l'emissió en raigs X a principis de maig del 2013, l'emissió en ràdio va trigar només uns dies a reaparèixer, confirmant rotundament que aquest sistema efectivament estava canviat de fase. Alessandro Papitto va comentar que "aquest púlsar metamòrfic és la prova final de l'enllaç evolutiu entre aquestes dues classes de púlsars, un sistema que s'estava desitjant trobar des de fa dècades. És com un fòssil que posseeix les característiques tant de dinosaures com d'aus, i que, per tant, demostra l'enllaç evolutiu entre ells. En aquest cas, però, el fòssil no és mort, sinó que evoluciona amb tanta rapidesa que podem observar els seus canvis en només uns mesos ". El descobriment realitzat per Alessandro Papitto i els seus col·laboradors suposa una fita de gran envergadura a l'estudi de les estrelles de neutrons en sistemes binaris. Per primera vegada, les observacions han aconseguit confirmar les teories que es van proposar fa més de deu anys, sobre l'evolució d'aquests objectes. Mai abans s'havia vist un sistema passar d'una fase a l'altra i encara menys, esperar poder observar el procés revers. Aquest treball es va realitzar en col·laboració amb la Dra. Nanda Rea i el Professor ICREA Diego Torres, investigadors de l'Institut de Ciències de l'Espai  ICE(CSIC/IEEC).
  Ref: A. Papitto, C. Ferrigno, E. Bozzo, N. Rea, L. Pavan, L. Burderi, M. Burgay, S. Campana,T. Di Salvo, M. Falanga, M. D. Filipovi´c, P. C. C. Freire, J. W. T. Hessels, A. Possenti,S. M. Ransom, A. Riggio, P. Romano, J. M. Sarkissian, I. H. Stairs, L. Stella16, D. F. Torres,M. H. Wieringa, G. F. Wong, Swinging between rotation and accretion power in a millisecond binary pulsar, 2013,http://dx.doi.org/10.1038/nature12470
   Informació adicional: Animació sobre el sistema binari: https://sre-cloud.estec.esa.int/public.php?service=files&t=a56b06537e754c3f768730b37770a2f4
 Informació de Contacte: Alessandro Papitto Institut de Ciencies de l’Espai (IEEC-CSIC) E-mail. papitto@ieec.uab.es Tel: +34 93 581 4367. Eva Notario Departament de Comunicació Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) E-mail: eva@ieec.cat Tel: +34 93 280 2088