Se descubrió que la ‘araña’ cósmica es la fuente de poderosos rayos gamma

Impresión artística de una enana blanca en crecimiento (frente) y un sistema binario púlsar de milisegundos (fondo). Utilizando el telescopio SOAR de 4,1 metros en Cerro Pachón, Chile, como parte del Observatorio Interamericano Cerro Tololo de NOIRLab de la NSF, los astrónomos han descubierto el primer ejemplo de una enana blanca formando un Pulsican en órbita. El púlsar de milisegundos se encuentra en las etapas finales del proceso de giro. La fuente, descubierta por primera vez por el telescopio espacial Fermi, es un “eslabón perdido” en la evolución de tales sistemas binarios. Crédito: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / Spaceengine Reconocimiento: M. Zamani (NSF’s NOIRLab)

Utilizando un telescopio SOAR de 4,1 metros en Chile, los astrónomos han descubierto el primer ejemplo de un sistema binario en el que un neutrón orbita alrededor de una estrella en el proceso de convertirla en una enana blanca, que se convierte en un púlsar de rotación rápida. El par fue detectado por primera vez por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, que es un “eslabón perdido” en la evolución de tales sistemas binarios.


Se ha identificado una fuente brillante y misteriosa de rayos gamma como una estrella de neutrones de rotación rápida, llamada púlsar de milisegundos, que orbita una estrella. Los astrónomos se refieren a estos tipos de sistemas binarios como “arañas” porque el púlsar tiende a “comerse” las partes exteriores de la galaxia, convirtiéndola en una enana blanca.

Los dos fueron vistos por astrónomos utilizando un telescopio SOAR de 4,1 metros en el Cerro Pachón en Chile, parte del proyecto NOIRLab del NSI del Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO).

El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA ha estado enumerando objetos en el universo que producen numerosos rayos gamma desde su lanzamiento en 2008, pero no todas las fuentes de rayos gamma que detecta han sido clasificadas. Una de esas fuentes, conocida por los astrónomos como 4FGL J1120.0-2204, es la segunda fuente de rayos gamma más brillante de todo el cielo aún por identificar.

Astrónomos de EE. UU. y Canadá, dirigidos por Samuel Swihard del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. en Washington, D.C., utilizaron el espectrógrafo Goodman en el telescopio SOAR para determinar la verdadera identidad del 4FGL J1120.0-2204. A través de los telescopios espaciales Swift de la NASA y XMM-Newton de la ESA, los rayos X que emiten rayos gamma se muestran como un sistema binario con un “púlsar de milisegundos” que gira cientos de veces por segundo, y es el precursor de la enana blanca de masa extremadamente baja. . La pareja se encuentra a 2600 años luz de distancia.

“El tiempo de dedicación de la Universidad Estatal de Michigan al telescopio SOAR, su ubicación en el hemisferio sur y la precisión y consistencia del espectrógrafo Goodman son características clave de este descubrimiento”, dijo Swihardt.

“Este es un gran ejemplo de cómo los telescopios de tamaño mediano en general, y especialmente SOAR, pueden ayudar a categorizar los descubrimientos extraordinarios realizados con otras instalaciones terrestres y espaciales”, dijo Chris Davis, director del proyecto NOIRLab en el U.S. National Science. Fundación. “Esperamos que SOAR desempeñe un papel clave en el seguimiento de múltiples recursos de mensajes múltiples y que cambian en el tiempo en la próxima década”.

El espectro óptico del sistema binario, medido por el espectrógrafo Goodman, se refiere a la transformación de la luz de la protoenana blanca al Doppler rojo y azul, orbitando una pequeña estrella de neutrones masiva cada 15 horas.

“Spectra nos permitió controlar la temperatura aproximada y la gravedad de la superficie de una estrella compañera”, dice Swihardt, cuyo equipo pudo tomar estas propiedades y usarlas en modelos que describen cómo se forman los sistemas de estrellas binarias. Esto les permitió determinar que la temperatura superficial de 8200 (C (15 000 F) y su complemento a la masa de la enana blanca, que es solo un 17 % más pesada que el Sol, fueron un precursor.

Cuando una estrella similar al Sol o menos masiva llega al final de su vida útil, el hidrógeno utilizado como combustible para los procesos de fusión nuclear en su núcleo se agotará. Durante un tiempo, el helio transportó y energizó la estrella, haciendo que se encogiera y se calentara, lo que desencadenó su expansión y evolución hasta convertirse en una gigante roja a cientos de millones de kilómetros de distancia. Eventualmente, las capas externas de esta estrella hinchada dejarían de ser un compañero binario y una fusión nuclear, chisporroteando a 100 000 C (180 000 F) dejando la enana blanca del tamaño de la Tierra.

Utilizando un telescopio SOAR de 4,1 metros en Chile, los astrónomos han descubierto el primer ejemplo de un sistema binario en el que un neutrón orbita alrededor de una estrella en el proceso de convertirla en una enana blanca, que se convierte en un púlsar de rotación rápida. El par fue detectado por primera vez por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, que es un “eslabón perdido” en la evolución de tales sistemas binarios. Agradecimientos: Imágenes y Vídeos: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / Spaceengine / CTIO / SOAR / JP Burgos / NASA’s Goddard Space Flight Center / Chris Smith (USRA / GESTAR) / Caltech / IPAC Acreditación: M’smani. NOIRLab) / Música: Stellardrone – Airglow

La protoenana blanca del sistema 4FGL J1120.0-2204 aún no se ha desarrollado. “Actualmente está hinchado y tiene un radio cinco veces mayor que el de las enanas blancas normales”, dice Swihardt. “Continuará enfriándose y encogiéndose, y en unos dos mil millones de años, será como la masa más pequeña de enanas blancas que ya conocemos”.

Los pulsadores de milisegundos giran cientos de veces cada segundo. Se giran al recibir el objeto de una pareja, en este caso de la estrella que se convirtió en una enana blanca. La mayoría de los púlsares de milisegundos emiten rayos gamma y rayos X, a menudo aire pulsante de partículas cargadas emitidas por una estrella de neutrones en rotación cuando chocan con objetos emitidos por una subestrella.

Se conocen alrededor de 80 enanas blancas muy pequeñas, pero “esta es la primera pionera de la enana blanca más ligera en orbitar una estrella de neutrones”, dice Swihardt. Como resultado, 4FGL J1120.0-2204 es una mirada única al final de este proceso de aceleración. Todos los demás binarios enana blanca-púlsar descubiertos han pasado la fase de giro.

“La espectroscopia de seguimiento del telescopio SOAR nos permitió ver fuentes de rayos gamma de Fermi no relacionadas y ver si el satélite estaba orbitando algo”, dice Schwartz. “Sin esas observaciones, no podríamos haber descubierto este asombroso sistema”.

Esta investigación aparece en “4FGL J1120.0–2204: un binario de estrella de neutrones brillante de rayos gamma único con una enana protoblanca de masa extremadamente baja” El diario astrofísico.


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Más información:
4FGL J1120.0-2204: Una estrella binaria de neutrones Pride de rayos gamma única es una protoenana blanca de muy baja masa, arXiv: 2201.03589 [astro-ph.HE] arxiv.org/abs/2201.03589

Presentado por la Asociación de Universidades para la Investigación Astronómica (AURA)

Cita: ‘Araña’ cósmica descubierta como fuente de poderosos rayos gamma (12 de enero de 2022) Consultado el 12 de enero de 2022 en https://phys.org/news/2022-01-cosmic-spider-source-powerful-gamma-rays html

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