Neutron Star Powers Rayos X ultraluminosos

Resulta que las estrellas de neutrones, no los agujeros negros masivos, alimentan al menos algunas fuentes de rayos X ultraluminosas.

Imagen de la galaxia Whirlpool (M51) en rayos X (púrpura) y luz visible (rojo, verde y azul). El círculo indica la fuente de rayos X ultraluminosos (ULX).
NASA / CXC / Caltech / M.Brightman et al .; Óptico: NASA / STScI

Cuando los astrónomos descubrieron las llamadas fuentes de rayos X ultraluminosos (ULX) en la década de 1980 fuentes millones de veces más brillantes que el Sol no sabían qué eran estos objetos. Un agujero negro de masa estelar no podría alimentarse lo suficiente como para producir tantos rayos X sin volar su fuente de alimento. Los agujeros negros de masa intermedia con la masa de cientos o miles de soles podrían explicar la radiación, pero su existencia estaba (y aún no está probada).

Pero una nueva explicación está avanzando. Las pulsaciones observadas por los observatorios de rayos X NuSTAR, Chandra y XMM-Newton han proporcionado evidencia de que al menos algunos ULX no están alimentados por agujeros negros sino por estrellas de neutrones. Más recientemente, un nuevo tipo de medición ha agregado un cuarto objeto a la lista de ULX de estrellas de neutrones.

Murray Brightman (Caltech) y sus colegas midieron el espectro para un ULX en la galaxia Whirlpool. Encontraron una disminución en el brillo a 4.500 voltios de electrones (0.3 nanómetros), que corresponde a un fenómeno llamado dispersión de resonancia del ciclotrón, cuando las partículas cargadas que corren en círculos dentro de un campo magnético desvían la radiación. Esta característica solo se ha visto en estrellas de neutrones, nunca en agujeros negros.

Pero la fuente del poder de la estrella de neutrones sigue siendo un enigma. Si las partículas cargadas en cuestión son protones más pesados, entonces el campo podría ser de 100 billones de Gauss, un billón de veces más fuerte que el imán de nevera típico. El campo magnético podría ser lo suficientemente fuerte como para conducir un haz de partículas y radiación, produciendo el tipo de potencia que vemos en las observaciones de rayos X. Pero si los electrones más ligeros están involucrados, el campo sería 1, 000 veces más débil y los científicos tendrían que volver a la mesa de dibujo.

Los investigadores están planeando observaciones adicionales del ULX en M51, así como de otros ULX, para resolver la cuestión del campo magnético y la fuente de energía 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 la coautora Fiona Harrison (Caltech). "Ahora en realidad podríamos estar obteniendo pistas físicas firmes sobre cómo estos pequeños objetos pueden ser tan poderosos".