Detectades per primera vegada pulsacions en radiofreqüència d’un sistema estel·lar binari molt esquiu

La troballa és el resultat d’un llarg esforç per trobar pulsacions en qualsevol freqüència i posa de manifest l’existència d’un púlsar en el sistema.

Els resultats de l’estudi, codirigit per l'investigador de l’IEEC a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) Diego F. Torres, es publiquen avui a la revista Nature Astronomy.

Un equip internacional de científics ha descobert per primera vegada pulsacions en longituds d’ona de ràdio procedents del sistema estel·lar binari LS I 61 303. Aquesta troballa, que s’ha dut a terme mitjançant el radiotelescopi FAST (per les sigles en anglès, Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope), és la primera evidència de pulsacions procedents d’aquesta font en qualsevol freqüència després de més de quatre dècades de cerca i demostra l’existència d’un estel de neutrons en rotació en aquest sistema, és a dir, un púlsar. Els resultats de la recerca es publiquen avui a la revista Nature Astronomy.

L’investigador ICREA a l'Institut de Ciències de l'Espai (ICE-CSIC) i membre de l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Diego F. Torres és un dels autors principals de l'estudi. També hi participen investigadors de la Universitat Normal de Nanjing, l'Acadèmia Xinesa de les Ciències, la Universitat de Pequín i l'Istituto Nazionale Di Astrofisica (INAF), entre d'altres.
 
LS I 61 303 és un sistema estel·lar peculiar, ja que es tracta d’un dels pocs sistemes binaris de raigs gamma que es coneixen. Aquests són sistemes que emeten la major part de la lluminositat a energies molt altes i estan formats per una estrella massiva i un objecte compacte, el qual pot ser un forat negre o una estrella de neutrons. L’any 2006 es va detectar l’emissió de raigs gamma procedents d’aquesta font amb el telescopi MAGIC. Però es tractava d’una emissió continua, fent que no fos possible identificar la natura del sistema.
 
Ara, gràcies a l’alta sensibilitat del radiotelescopi FAST, els científics han estat capaços de trobar, per primer cop, pulsacions procedents del sistema LS I 61 303 a longituds d’ona de ràdio. Aquestes emissions periòdiques fan palès que l’objecte compacte que conforma el sistema és una estrella de neutrons en rotació.

«Aquesta troballa és el resultat d’un llarg esforç per trobar pulsacions a qualsevol freqüència», explica l'investigador Diego F. Torres. «El meu grup i jo hem dut a terme moltes d’aquestes cerques nosaltres mateixos, en raigs X, raigs X durs i raigs gamma d’alta energia. Però era una tasca difícil: no només intentàvem detectar un púlsar que no és particularment brillant, sinó que, a més, emet amb pulsacions que no són persistents», afegeix.

I és que les pulsacions detectades procedents d’aquesta font no són constants, sinó que apareixen i desapareixen, estant la major part del temps inactives. Això podria explicar per què la seva detecció ha trigat tants anys en dur-se a terme. La variabilitat de les emissions periòdiques constitueix un dels aspectes més intrigants dels resultats, ja que el motiu d’aquesta intermitència no és clara, tot i que aquest fenomen és relativament usual i s’ha observat en altres púlsars.

El Dr. Torres també mostra un interès especial en el període trobat de les pulsacions des d’un punt de vista teòric. El període del púlsar, que és de 0,26 segons, es troba en el rang previst en un model multifreqüència que va desenvolupar ell mateix l’any 2012, juntament amb altres investigadors de l'ICE. En aquest model, el sistema transita entre dos estats al llarg de la seva òrbita, en funció de la pressió de massa al voltant d'aquest, fet que explica les recurrències multifreqüència a llarg termini. La mesura del període actual fa que aquesta possibilitat encara cobri més interès.

El sistema LS I 61 303 també havia mostrat tenir una variabilitat superorbital i erupcions magnètiques. Ara que se n’han mesurat les seves pulsacions, LS I 61 303 és el primer sistema binari conegut que té un magnetar.

Sobre FAST

El telescopi FAST és el radiotelescopi de disc obert més gran de la Terra, amb una antena de cinc-cents metres de diàmetre. Es troba situat al sud-oest de la Xina i va començar a prendre dades el 2019. La seva sensibilitat podria haver estat crucial a l’hora de detectar les tènues pulsacions del púlsar del sistema LS I 61 303.

Nota de premsa realitzada en col·laboració amb l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC).

Imatge principal

Il·lustració artística del sistema estel·lar binari LS I 61 303 brillant sobre el telescopi FAST.
Crèdit: D.F. Torres, S. Weng and K. Rappaport, Science Communication Lab.

Enllaços

– IEEC
– ICE
– FAST
 
Més informació

Aquesta recerca es presenta en un article titulat «Radio pulsations from a neutron star within the gamma-ray binary LSI+61◦ 303», de Shan-Shan Weng*, Lei Qian, Bo-Jun Wang, D. F. Torres* et al. (* corresponding authors), que es publica a la revista Nature Astronomy el 17 de març de 2022 (DOI: 10.1038/s41550-022-01630-1).

L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia.  Com a resultat de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.  
 
L’IEEC és una fundació privada sense ànim de lucre regida per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya i unes altres quatre institucions amb una unitat científica cadascuna, que en conjunt constitueixen el nucli de l’activitat d’I+D de l’IEEC: la Universitat de Barcelona (UB) amb la unitat científica ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat científica CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) amb la unitat científica CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat científica ICE – Institut de Ciències de l’Espai. L’IEEC és un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).

Contactes

Oficina de Comunicació de l'IEEC
Barcelona, Espanya
Ana Montaner i Rosa Rodríguez
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat 

Autor Principal a l’IEEC
Barcelona, Espanya
Diego F. Torres
Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC)
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Correu electrònic: dtorres@ieec.cat; dtorres@ice.csic.es