Captan un púlsar liberando un gigantesco haz de materia y antimateria

Esta imagen del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y los telescopios ópticos terrestres muestran un haz extremadamente largo, o filamento, de materia y antimateria que se extiende desde un púlsar relativamente pequeño, como se informó en nuestro último comunicado de prensa. Con su tremenda escala, este rayo puede ayudar a explicar la cantidad sorprendentemente grande de positrones, las contrapartes de antimateria de los electrones, que los científicos han detectado en toda la galaxia de la Vía Láctea.

El panel de la izquierda muestra aproximadamente un tercio de la longitud del haz del púlsar conocido como PSR J2030+4415 (J2030 para abreviar), que se encuentra a unos 1.600 años luz de la Tierra. J2030 es un objeto denso del tamaño de una ciudad que se formó a partir del colapso de una estrella masiva y actualmente gira unas tres veces por segundo. Los rayos X de Chandra (azul) muestran dónde las partículas que fluyen desde el púlsar a lo largo de las líneas del campo magnético se mueven a aproximadamente un tercio de la velocidad de la luz. Una vista de primer plano del púlsar en el panel derecho muestra los rayos X creados por las partículas que vuelan alrededor del propio púlsar. A medida que el púlsar se mueve por el espacio a aproximadamente un millón de millas por hora, algunas de estas partículas escapan y crean el filamento largo. En ambos paneles, se han utilizado datos de luz óptica del telescopio Gemini en Mauna Kea en Hawái y aparecen en rojo, marrón y negro. La longitud total del filamento se muestra en una imagen separada.

La gran mayoría del Universo consiste en materia ordinaria en lugar de antimateria. Los científicos, sin embargo, continúan encontrando evidencia de cantidades relativamente grandes de positrones en detectores en la Tierra, lo que lleva a la pregunta: ¿cuáles son las posibles fuentes de esta antimateria? Los investigadores del nuevo estudio Chandra de J2030 creen que los púlsares como este pueden ser una respuesta. La combinación de dos extremos, la rotación rápida y los campos magnéticos elevados de los púlsares, conduce a la aceleración de partículas y a la radiación de alta energía que crea pares de electrones y positrones. (El proceso habitual de convertir masa en energía determinado por la ecuación E = mc2 de Einstein se invierte y la energía se convierte en masa).

Los púlsares generan vientos de partículas cargadas que normalmente están confinadas dentro de sus poderosos campos magnéticos. El púlsar viaja a través del espacio interestelar a aproximadamente medio millón de millas por hora, con el viento detrás de él. Una descarga de gas en proa se mueve frente al púlsar, similar a la acumulación de agua frente a un barco en movimiento. Sin embargo, hace unos 20 o 30 años, el movimiento del arco de choque parece haberse estancado y el púlsar lo alcanzó.

La colisión resultante probablemente desencadenó una fuga de partículas, donde el campo magnético del viento púlsar se vinculó con el campo magnético interestelar. Como resultado, los electrones y positrones de alta energía podrían haber salido a chorros a través de una "boquilla" formada por conexión a la galaxia.

Previamente, los astrónomos han observado grandes halos alrededor de púlsares cercanos en luz de rayos gamma que implican que los positrones energéticos generalmente tienen dificultades para filtrarse hacia la galaxia. Esto socava la idea de que los púlsares explican el exceso de positrones que detectan los científicos. Sin embargo, los filamentos de púlsar que se han descubierto recientemente, como J2030, muestran que las partículas en realidad pueden escapar al espacio interestelar y, finalmente, podrían llegar a la Tierra.

Un artículo que describe estos resultados, escrito por Martjin de Vries y Roger Romani de la Universidad de Stanford, aparecerá en The Astrophysical Journal y está disponible en línea. El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

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