Un sistema binario de estrellas explica unos misteriosos pulsos de radio en la Vía Láctea

Durante los últimos cuatro años, una nueva clase de emisiones en el universo ha captado la atención de quienes se dedican a la astronomía. Estos eventos se originan en objetos galácticos conocidos como transitorios de periodo largo (LPT), cuya naturaleza aún se desconoce. Aparecen como pulsos de radio brillantes y repetitivos con periodos inusualmente largos. Hasta la fecha, se han descubierto alrededor de 12 fuentes de este tipo, pero su origen y los mecanismos que generan su emisión todavía no están claros. Un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy, con la participación destacada del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) y el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), investiga el LPT de mayor duración conocido hasta la fecha. 

GPM J1839-10 es el nombre del LPT más largo conocido, observado en la Vía Láctea con un periodo de 21 minutos. El trabajo ha demostrado que se trata de un sistema binario que alberga una enana blanca. En concreto, el sistema consta de una enana blanca giratoria (un remanente estelar) y una enana roja (una estrella más pequeña que el Sol). Esto añade evidencia científica a dos estudios previos que identificaban otros LPT con el mismo tipo de sistemas binarios, demostrando que la mayoría de los LPT podrían compartir un origen similar. La física exacta que subyace a los brillantes pulsos de radio de estas fuentes se ha relacionado con la interacción entre el campo magnético del púlsar de la enana blanca y el viento de la estrella compañera.

«Este trabajo muestra una nueva forma de arrojar luz sobre la naturaleza de los LPT, un campo que comenzó hace solo tres años y que ha resultado clave para comprender el cielo transitorio de radio», afirma Nanda Rea, investigadora del IEEC en el ICE-CSIC y coautora del estudio.

Estos hallazgos podrían representar los primeros pasos hacia la comprensión de la verdadera naturaleza de todos los LPT y, en consecuencia, la revisión del conocimiento sobre los sistemas binarios de enanas blancas y enanas rojas. «La emisión de radio producida por las binarias de enanas blancas podría ser más frecuente y diversa de lo que se creía», sugiere Rea.

Para llevar a cabo el estudio, el equipo internacional, compuesto por seis investigadores de institutos de investigación astronómica de Australia y España, realizó una observación continua durante 40 horas de GPM J1839−10. Esto requirió tres radiotelescopios operando secuencialmente en diferentes lugares del mundo: el telescopio MeerKAT en Sudáfrica, el telescopio ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) en Australia y el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en Estados Unidos. «Cada telescopio pasó la fuente al siguiente a medida que la Tierra giraba para mantener la fuente a la vista», explica Csanad Horvath, investigador predoctoral de la Universidad de Curtin, quien dirigió el trabajo y pasó un mes en el ICE-CSIC para finalizar el análisis.

Esto permitió al equipo registrar el patrón de la señal con alta precisión para su posterior análisis. Descubrieron que los pulsos de radio llegan en grupos de 4 o 5, en pares separados por dos horas de diferencia. Este patrón se repite cada 9 horas, lo que sugiere que dentro del sistema fuente se produce un movimiento orbital con dicho periodo.

Utilizando un modelo teórico basado en el mismo marco geométrico propuesto para los púlsares de enana blanca, el equipo reprodujo con precisión la emisión intermitente y la estructura de doble pulso. Esto respalda la interpretación de que el LPT es un sistema binario de enana blanca y enana roja, y permitió medir las características del sistema, como la órbita, la inclinación en nuestra línea de visión y las masas estelares. En este escenario, se producen pulsos de radio siempre que el eje magnético de la enana blanca en rotación (la línea imaginaria que une sus dos polos magnéticos) interseca el viento estelar de su compañera, generando una brillante señal de radio. En cada órbita, los brillantes pulsos de radio pueden verse dos veces, con 4 o 5 pulsos cada vez.

Además de revelar la probable naturaleza de un LPT conocido, el estudio también proporciona un marco para investigar muchos más objetos similares. El modelo aplicado a la creciente población de LPT y otros púlsares binarios de enanas blancas conocidos ha demostrado la conexión entre estas clases aparentemente diferentes, además de arrojar luz sobre la evolución de las propiedades magnéticas de los sistemas binarios de enanas blancas y enanas rojas.

Autor Principal en el IEEC

Nanda Rea

Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC)
Correo electrónico: rea@ieec.cat, rea@ice.csic.es