Una supernova resulta en un misterioso objeto

Una supernova resulta en un misterioso objeto

Por :Diego Díaz Fidalgo

Gracias a los datos del satélite XMM-Newton de la ESA, un equipo de científicos que investigaban en mayor profundidad un objeto descubierto hace más de 25 años han desvelado que no se parece a ningún otro objeto conocido en nuestra galaxia.

El objeto está en el corazón del remanente de supernova RCW103, los restos gaseosos de una estrella que explotó hace unos 2 000 años. Aparentemente RCW103 y su fuente central parecerían un ejemplo de libro de texto de lo que resulta de la explosión de una supernova: una burbuja de material expulsado y una estrella de neutrones.

Sin embargo, una observación en profundidad continua a lo largo de 24,5 horas ha revelado algo mucho más complejo e interesante. El equipo, del Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica (IASF, Instituto de astrofísica espacial y física cósmica) del Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF, Instituto nacional de astrofísica) en Milán, Italia, ha descubierto que la emisión de la fuente central varía siguiendo un ciclo que se repite cada 6,7 horas. Se trata de un periodo sorprendentemente largo, decenas de miles de veces más largo de lo que se espera de una estrella de neutrones joven. Además, las propiedades temporales y espectrales del objeto son también diferentes de las que mostraba esta misma fuente en una observación anterior del XMM-Newton, en 2001.

'El comportamiento que observamos resulta especialmente desconcertante al tener en cuenta su corta edad, de menos de 2 000 años' dijo Andrea De Luca del IASF-INAF, autor principal. 'Recuerda al comportamiento de una fuente de varios millones de años de antigüedad. Durante años hemos tenido la sensación de que este objeto es diferente, pero hasta ahora no sabíamos en qué medida'.

El objeto se denomina 1E161348-5055, convenientemente apodado por los científicos como 1E (donde E significa Einstein Observatory (Observatorio Einstein), que es el que descubrió la fuente). Se encuentra incrustado casi perfectamente en el centro de RCW 103, a unos 10 000 años luz de distancia en la constelación Norma. El alineamiento casi perfecto de 1E en el centro de RCW 103 proporciona a los astrónomos bastante confianza en que ambos surgieron en el mismo evento catastrófico.

Cuando una estrella con al menos 8 veces la masa del Sol agota su combustible, explota produciendo lo que se denomina una supernova. El núcleo estelar implosiona, formando un pequeño cuerpo denso (llamado estrella de neutrones) o, si hay suficiente masa, un agujero negro. Una estrella de neutrones contiene aproximadamente la masa del Sol comprimida en una esfera de tan sólo unos 20 kilómetros de diámetro.

Los científicos han buscado durante años la periodicidad de 1E para saber más sobre sus propiedades, tales cómo lo rápido que gira o si tiene un acompañante.

'La detección clara de un periodo tan largo junto con su constante variabilidad en la emisión de rayos-X la hace una fuente muy extraña', dijo Patrizia Caraveo del INAF, co-autora y líder del grupo de Milán. 'Estas propiedades en un objeto compacto de 2 000 años nos dejan dos escenarios posibles, básicamente una fuente impulsada por acreción o impulsada por campo magnético'.

1E podría ser una magnetoestrella aislada, una exótica subclase de estrellas de neutrones altamente magnetizadas. En tal caso, las líneas de campo magnético funcionarían como frenos para la estrella en su giro, liberando energía. Se conocen aproximadamente una docena de magnetoestrellas. Pero las magnetoestrellas habitualmente giran varias veces por minuto. Si 1E sólo gira una vez cada 6,67 horas, como indica la detección del periodo, el campo magnético necesario para ralentizar la estrella en sólo 2 000 años sería demasiado grande para resultar plausible.

EL campo magnético de una magnetoestrella típica podría lograrlo, sin embargo, si un disco de escombros formado por los restos de material de la explosión también está ayudando a ralentizar el giro de la estrella de neutrones. Este escenario nunca antes había sido observado, e apuntaría hacia un nuevo tipo de evolución de una estrella de neutrones.

Por otra parte, el largo periodo de 6,67 horas podría ser el periodo orbital de un sistema binario. Esta situación requeriría que una estrella ordinaria de baja masa haya conseguido mantenerse enlazada al objeto compacto generado por la explosión de la supernova hace 2 000 años. Las observaciones no descartan la existencia de un acompañante con la mitad de la masa del Sol, o aún menos.

Pero 1E sería un ejemplo sin precedentes de sistema binario de rayos-X de baja masa en su infancia, un millón de veces más joven que los típicos sistemas binarios de rayos-X con un acompañante ligero. La corta edad no es la única particularidad de 1E. El patrón cíclico de la fuente es mucho más pronunciado que el observado en docenas de sistemas binarios de rayos-X de baja masa, lo que indicaría un proceso inusual de adición de materia a la estrella de neutrones.

Un doble proceso de acreción podría explicar este comportamiento: el objeto compacto captura parte del viento de la enana blanca (acreción de viento), pero es capaz también de extraer gas de las capas externas de su acompañante, formando un disco de acreción (acreción de disco). Un mecanismo inusual como este podría estar funcionando en una fase temprana de un sistema binario de rayos-X de baja masa, dominado por los efectos de la esperada excentricidad orbital inicial.

'RCW 103 es un enigma', dijo Giovanni Bignami, director de CESR, Toulouse, y co-autor. 'Sencillamente, no tenemos una respuesta concluyente sobre lo que está causando estos ciclos tan largos de rayos-X. Cuando lo descubramos, vamos a a aprender mucho más sobre supernovas, estrellas de neutrones y su evolución'.

Si la estrella hubiera explotado en el cielo del norte, Cleopatra habría podido verla y considerarla un augurio de su trágico fin, dijo Caraveo. Pero la explosión tuvo lugar muy al sur, y nadie la registró. Sin embargo, la fuente es un buen augurio para los astrónomos de rayos-X que quieren aprender sobre la evolución estelar.

Nota para editores

Los hallazgos aparecen en el ejemplar de Science Express de 6 de julio de 2006. El artículo, titulado 'A long-period, violently-variable X-ray source in a young SNR' (Una fuente de rayos-X de periodo largo y gran variabilidad en un remanente de supernova reciente), ha sido escrito por A. De Luca, P.A. Caraveo, S. Mereghetti y A. Tiengo (INAF-IASF Milán, Italia), y G.F. Bignami (CESR, CNRS-UPS, Toulouse, Francia, y Università degli Studi di Pavia, Italia).

El trabajo de los autores se apoya en observaciones de Gordon Garmire de la Universidad Estatal de Pennsylvania y Eric Gotthelf de la Universidad de Columbia quienes han estudiado la fuente con los observatorios Einstein, ROSAT, ASCA y Chandra, y ya encontraron pistas que apuntaban hacia un periodo largo.

Para más información

Patrizia Caraveo, INAF-IASF Milán, Italia
Email: pat @ iasf-milano.inaf.it

Andrea De Luca, INAF-IASF Milán, Italia
Email: deluca @ iasf-milano.inaf.it

Norbert Schartel, Científico del proyecto XMM-Newton de la ESA
Email: norbert.schartel @ sciops.esa.int

Más información e imágenes en:
http://www.esa.int/esaCP/SEM30QVT0PE_index_1.html#subhead2