En la década de 1980, los investigadores comenzaron a descubrir fuentes extremadamente brillantes de rayos X en las porciones externas de las galaxias, lejos de los agujeros negros supermasivos que dominan sus centros. Al principio, los investigadores pensaron que estos objetos cósmicos, llamados fuentes de rayos X ultraluminosos,o ULX, eran grandes agujeros negros con más de diez veces la masa del Sol. Pero las observaciones que comenzaron en 2014 desde NuSTAR de la NASA y otros telescopios espaciales muestran que algunos ULX, que brillan con luz de rayos X igual en energía a millones de soles., en realidad son estrellas de neutrones: los núcleos quemados de estrellas masivas que explotaron. Hasta ahora, tres de estos ULX se han identificado como estrellas de neutrones.
Ahora, un equipo dirigido por Caltech que utiliza datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA ha identificado un cuarto ULX como una estrella de neutrones, y encontró nuevas pistas sobre cómo estos objetos pueden brillar tan intensamente.
Las estrellas de neutrones son objetos extremadamente densos: una cucharadita pesaría aproximadamente mil millones de toneladas, o tanto como una montaña. Su gravedad atrae el material circundante de las estrellas compañeras hacia ellas, y cuando este material se tira, se calienta y brillacon rayos X. Pero a medida que las estrellas de neutrones "se alimentan" de la materia, llega un momento en que la luz de rayos X resultante empuja la materia. Los astrónomos llaman a este punto, cuando los objetos no pueden acumular materia más rápido y emitirmás rayos X: el límite de Eddington.
"En la misma medida en que solo podemos comer tanta comida a la vez, existen límites sobre la rapidez con que las estrellas de neutrones pueden acumular materia", dice Murray Brightman, un investigador postdoctoral en Caltech y autor principal de un nuevo informe sobre los hallazgosen Astronomía de la naturaleza . "Pero los ULX de alguna manera están rompiendo este límite para emitir rayos X increíblemente brillantes, y no sabemos por qué".
En el nuevo estudio, los investigadores observaron un ULX en la galaxia Whirlpool, también conocida como M51, que se encuentra a unos 28 millones de años luz de distancia. Analizaron datos de rayos X tomados por Chandra y descubrieron una caída inusual en elEspectro de luz de ULX Después de descartar todas las demás posibilidades, descubrieron que la caída era de un fenómeno llamado dispersión de resonancia del ciclotrón, que ocurre cuando las partículas cargadas, ya sea protones cargados positivamente o electrones cargados negativamente, circulan en un campo magnético.Los agujeros negros no tienen campos magnéticos y las estrellas de neutrones sí, por lo que el hallazgo reveló que este ULX particular en M51 tenía que ser una estrella de neutrones.
La dispersión de resonancia del ciclotrón crea firmas reveladoras en el espectro de luz de una estrella y la presencia de estos patrones, llamados líneas de ciclotrón, puede proporcionar información sobre la intensidad del campo magnético de la estrella, pero solo si la causa de las líneas, ya sease conocen protones o electrones. Los investigadores no tienen un espectro suficientemente detallado del nuevo ULX para decirlo con certeza.
"Si la línea del ciclotrón es de protones, entonces sabemos que estos campos magnéticos alrededor de la estrella de neutrones son extremadamente fuertes y de hecho pueden estar ayudando a romper el límite de Eddington", dice Brightman. Tales campos magnéticos fuertes podrían reducir la presión deLos rayos X de ULX, la presión que normalmente empuja la materia, permitiendo que la estrella de neutrones consuma más materia de lo que es típico y brille con los rayos X extremadamente brillantes.
Por el contrario, si la línea del ciclotrón proviene de electrones que circulan en círculos, entonces la intensidad del campo magnético alrededor de la estrella de neutrones no sería excepcionalmente fuerte, y por lo tanto el campo probablemente no sea la razón por la que estas estrellas rompen el límite de Eddington. Para abordar aún más el misterio, los investigadores planean adquirir más datos de rayos X en el ULX en M51 y buscar más líneas de ciclotrón en otros ULX.
"El descubrimiento de que estos objetos muy brillantes, que durante mucho tiempo se pensó que eran agujeros negros con masas de hasta 1,000 veces la del sol, están alimentados por estrellas de neutrones mucho menos masivas, fue una gran sorpresa científica", dice Fiona Harrison, Benjamin de CaltechM. Rosen, Profesor de Física, el Presidente de Liderazgo Kent y Joyce Kresa de la División de Física, Matemáticas y Astronomía, y el investigador principal de la misión NuSTAR. "Ahora podríamos estar obteniendo pistas físicas firmes sobre cómo estos pequeños objetos puedensé tan poderoso "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Original escrito por Whitney Clavin. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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