Crédito de imagen: NASA
Los científicos del Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica (CITA) y la NASA han capturado detalles sin precedentes del flujo de gas en espiral que se encuentra a solo unas pocas millas de la superficie de una estrella de neutrones, en sí misma una esfera de solo diez millas de diámetro.
Una explosión masiva y rara en la superficie de esta estrella de neutrones, derramando más energía en tres horas que el Sol en 100 años, iluminó el área y permitió a los científicos espiar detalles de la región nunca antes revelados. Podían ver detalles tan finos como el anillo de gas girando y fluyendo hacia la estrella de neutrones mientras este anillo se doblaba por la explosión y luego recuperaba lentamente su forma original después de aproximadamente 1,000 segundos.
Todo esto ocurría a 25,000 años luz de la Tierra, capturado segundo a segundo en forma de película a través de un proceso llamado espectroscopía con el Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA.
El Dr. David Ballantyne de CITA en la Universidad de Toronto y el Dr. Tod Strohmayer del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, presentan este resultado en un próximo número de Astrophysical Journal Letters. La observación proporciona una nueva visión del flujo del "disco de acreción" de una estrella de neutrones (y quizás de un agujero negro), generalmente demasiado pequeño para resolverlo incluso con los telescopios más potentes.
"Esta es la primera vez que hemos podido observar las regiones internas de un disco de acreción, en este caso, literalmente a unas pocas millas de la superficie de la estrella de neutrones, cambiar su estructura en tiempo real", dijo Ballantyne. “Se sabe que los discos de acreción fluyen alrededor de muchos objetos en el Universo, desde estrellas recién formadas hasta los agujeros negros gigantes en quásares distantes. Los detalles de cómo fluye ese disco solo se pueden inferir hasta ahora ".
Una estrella de neutrones son los densos restos centrales de una estrella explotada al menos ocho veces más masiva que el Sol. La estrella de neutrones contiene aproximadamente el equivalente al sol en masa en una esfera no más grande que Toronto. Un disco de acreción se refiere al flujo de gas caliente (plasma) que gira alrededor de estrellas de neutrones y agujeros negros, atraído por la fuerte gravedad de la región. Este gas es a menudo suministrado por una estrella vecina.
A medida que la materia se estrella contra la estrella de neutrones, se acumula una capa de material de 10 a 100 metros compuesta principalmente de helio. La fusión del helio en carbono y otros elementos más pesados libera una energía enorme y genera una fuerte explosión de luz de rayos X, mucho más enérgica que la luz visible. (La fusión nuclear es el mismo proceso que alimenta al Sol). Estas explosiones pueden ocurrir varias veces al día en una estrella de neutrones y durar unos 10 segundos.
Lo que Ballantyne y Strohmayer observaron en esta estrella de neutrones, llamada 4U 1820-30, fue una "superburst". Estos son mucho más raros que los estallidos ordinarios impulsados por helio y liberan mil veces más energía. Los científicos dicen que estas superbursts son causadas por una acumulación de cenizas nucleares en forma de carbono de la fusión de helio. El pensamiento actual sugiere que la ceniza de carbono tarda varios años en acumularse hasta tal punto que comience a fusionarse.
La superburst fue tan brillante y larga que actuó como un foco reflejado desde la superficie de la estrella de neutrones y en la región más interna del disco de acreción. La luz de rayos X de la explosión iluminó átomos de hierro en el disco de acreción, un proceso llamado fluorescencia. El Rossi Explorer capturó la firma característica de la fluorescencia de hierro, es decir, su espectro. Esto, a su vez, proporcionó información sobre la temperatura, la velocidad y la ubicación del hierro alrededor de la estrella de neutrones.
"El Rossi Explorer puede obtener una buena medición del espectro de fluorescencia de los átomos de hierro cada pocos segundos", dijo Strohmayer. “Sumando toda esta información, obtenemos una imagen de cómo este disco de acreción está siendo deformado por la explosión termonuclear. Este es el mejor aspecto que podemos esperar, porque la resolución necesaria para ver realmente esta acción como una imagen, en lugar de espectros, sería mil millones de veces mayor que la que ofrece el Telescopio Espacial Hubble ".
Los científicos dijeron que las estrellas de neutrones en explosión sirven como un laboratorio para estudiar los discos de acreción, que se ven (pero con menos detalle) a través del Universo alrededor de agujeros negros estelares cercanos y galaxias cuásar extremadamente distantes. Los agujeros negros estelares con discos de acreción no producen explosiones de rayos X.
El Rossi Explorer se lanzó en diciembre de 1995 para observar objetos que cambian rápidamente, enérgicos y que giran rápidamente, como agujeros negros supermasivos, núcleos galácticos activos, estrellas de neutrones y púlsares de milisegundos.
Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
