Detectadas por primera vez pulsaciones en radiofrecuencia de un sistema estelar binario muy esquivo
El hallazgo es el resultado de un largo esfuerzo por encontrar pulsaciones a cualquier frecuencia y pone de manifiesto la existencia de un púlsar en el sistema.
Los resultados del estudio, codirigido por el investigador del IEEC en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) Diego F. Torres, se publican hoy en la revista Nature Astronomy.
Un equipo internacional de científicos ha descubierto por primera vez pulsaciones en longitudes de onda de radio procedentes del sistema estelar binario LS I 61 303. Este hallazgo, que se ha llevado a cabo mediante el radiotelescopio FAST (por sus siglas en inglés, Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope), es la primera evidencia de pulsaciones procedentes de esta fuente en cualquier frecuencia después de más de cuatro décadas de búsqueda y demuestra la existencia de una estrella de neutrones en rotación en este sistema, es decir, un púlsar. Los resultados de la investigación se publican hoy en la revista Nature Astronomy.
El investigador ICREA en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y miembro del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Diego F. Torres es uno de los autores principales del estudio. También participan en él investigadores de la Universidad Normal de Nanjing, la Academia China de las Ciencias, la Universidad de Pekín y el Istituto Nazionale Di Astrofisica (INAF), entre otros.
LS I 61 303 es un sistema estelar peculiar, puesto que se trata de uno de los pocos sistemas binarios de rayos gamma que se conocen. Estos son sistemas que emiten la mayor parte de la luminosidad a energías muy altas y están formados por una estrella masiva y un objeto compacto, que puede ser un agujero negro o una estrella de neutrones. En 2006 se detectó la emisión de rayos gamma procedentes de esta fuente con el telescopio MAGIC. Sin embargo, se trataba de una emisión continua, haciendo que no fuera posible identificar la naturaleza del sistema.
Ahora, gracias a la alta sensibilidad del radiotelescopio FAST, los científicos han sido capaces de encontrar, por primera vez, pulsaciones procedentes del sistema LS I 61 303 a longitudes de onda de radio. Estas emisiones periódicas ponen de manifiesto que el objeto compacto que conforma el sistema es una estrella de neutrones en rotación.
«Este hallazgo es el resultado de un largo esfuerzo por encontrar pulsaciones a cualquier frecuencia», explica el investigador Diego F. Torres. «Mi grupo y yo hemos llevado a cabo muchas de estas búsquedas nosotros mismos, en rayos X, rayos X duros y rayos gamma de alta energía. Pero era una tarea difícil: no solo intentábamos detectar un púlsar que no es particularmente brillante, sino que, además, emite con pulsaciones que no son persistentes», añade.
Y es que las pulsaciones detectadas procedentes de esta fuente no son constantes, sino que aparecen y desaparecen, estando la mayor parte del tiempo inactivas. Esto podría explicar por qué su detección ha tardado tantos años en llevarse a cabo. La variabilidad de las emisiones periódicas constituye uno de los aspectos más intrigantes de los resultados, ya que el motivo de esta intermitencia no está claro, aunque este fenómeno es relativamente usual y se ha observado en otros púlsares.
El Dr. Torres también muestra un interés especial en el período encontrado de las pulsaciones desde un punto de vista teórico. El período del púlsar, que es de 0,26 segundos, se encuentra en el rango previsto en un modelo multifrecuencia que desarrolló él mismo en 2012, junto con otros investigadores del ICE. En este modelo, el sistema transita entre dos estados a lo largo de su órbita, en función de la presión de masa alrededor de éste, lo que explica las recurrencias multifrecuencia a largo plazo. La medida del período actual hace que esta posibilidad todavía cobre más interés.
El sistema LS I 61 303 también había mostrado tener una variabilidad superorbital y erupciones magnéticas. Ahora que se han medido sus pulsaciones, LS I 61 303 es el primer sistema binario conocido que tiene un magnetar.
Sobre FAST
El telescopio FAST es el mayor radiotelescopio de disco abierto de la Tierra, con una antena de 500 metros de diámetro. Se encuentra situado en el suroeste de China y empezó a tomar datos en 2019. Su sensibilidad podría haber sido crucial a la hora de detectar las ténues pulsaciones del púlsar del sistema LS I 61 303.
Nota de prensa realizada en colaboración con el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC).
Imagen Principal
Ilustración artística del sistema estelar binario LS I 61 303 brillando sobre el telescopio FAST.
Crédito: D.F. Torres, S. Weng y K. Rappaport, Science Communication Lab.
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Esta investigación se presenta en un artículo titulado «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 se ha publicado en la revista Nature Astronomy el 17 de marzo de 2022 (DOI: 10.1038/s41550-022-01630-1).
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