Los científicos descubren los rayos gamma de mayor energía jamás procedentes de un púlsar

Los púlsares son los restos de estrellas que explotaron espectacularmente en una supernova. Las explosiones dejan tras de sí una pequeña estrella muerta, de sólo unos 20 kilómetros de diámetro, que gira extremadamente rápido y está dotada de un enorme campo magnético. "Estas estrellas muertas están compuestas casi exclusivamente de neutrones y son increíblemente densas: una cucharadita de su material tiene una masa de más de cinco mil millones de toneladas, o aproximadamente 900 veces la masa de la Gran Pirámide de Giza", explica H.E.S.S. la científica Emma de Oña Wilhelmi, coautora de la publicación que trabaja en DESY.

Los púlsares emiten rayos giratorios de radiación electromagnética, algo así como faros cósmicos. Si su rayo atraviesa nuestro sistema solar, vemos destellos de radiación a intervalos de tiempo regulares. Estos destellos, también llamados pulsos de radiación, se pueden buscar en diferentes bandas de energía del espectro electromagnético. Los científicos creen que la fuente de esta radiación son los electrones rápidos producidos y acelerados en la magnetosfera del púlsar, mientras viajan hacia su periferia. La magnetosfera está formada por plasma y campos electromagnéticos que rodean y co-rotan con la estrella. "En su viaje de ida, los electrones adquieren energía y la liberan en forma de haces de radiación observados", afirma Bronek Rudak del Centro Astronómico Nicolás Copérnico (CAMK PAN) en Polonia, también coautor del estudio.

El púlsar de Vela, situado en el cielo austral en la constelación de Vela (vela del barco), es el púlsar más brillante en la banda de radio del espectro electromagnético y la fuente persistente más brillante de rayos gamma cósmicos en el rango de los gigaelectronvoltios (GeV). . Gira unas once veces por segundo. Sin embargo, por encima de unos pocos GeV, su radiación termina abruptamente, presumiblemente porque los electrones llegan al final de la magnetosfera del púlsar y escapan de ella.

Pero este no es el final de la historia: gracias a observaciones profundas con H.E.S.S., se ha descubierto un nuevo componente de radiación con energías aún mayores, de hasta decenas de teraelectronvoltios (TeV). "Es unas 200 veces más energética que toda la radiación detectada hasta ahora en este objeto", afirma el coautor Christo Venter, de la Universidad del Noroeste de Sudáfrica. Este componente de muy alta energía aparece en los mismos intervalos de fase que el observado en el rango de GeV. Sin embargo, para alcanzar estas energías, es posible que los electrones tengan que viajar incluso más lejos que la magnetosfera, aunque el patrón de emisión rotacional debe permanecer intacto.

"Este resultado desafía nuestros conocimientos previos sobre los púlsares y exige repensar cómo funcionan estos aceleradores naturales", afirma Arache Djannati-Atai, del laboratorio de Astropartículas y Cosmología (APC) de Francia, que dirigió la investigación. "El esquema tradicional según el cual las partículas se aceleran a lo largo de las líneas del campo magnético dentro o ligeramente fuera de la magnetosfera no puede explicar suficientemente nuestras observaciones. Tal vez estemos siendo testigos de la aceleración de las partículas a través del llamado proceso de reconexión magnética más allá del cilindro luminoso, que de alguna manera todavía ¿Conserva el patrón de rotación? Pero incluso este escenario enfrenta dificultades para explicar cómo se produce una radiación tan extrema".

Cualquiera que sea la explicación, junto con sus otros superlativos, el púlsar de Vela ahora ostenta oficialmente el récord de ser el púlsar con los rayos gamma de mayor energía descubiertos hasta la fecha. "Este descubrimiento abre una nueva ventana de observación para la detección de otros púlsares en el rango de las decenas de teraelectronvoltios con los telescopios de rayos gamma más sensibles actuales y futuros, allanando así el camino para una mejor comprensión de los procesos de aceleración extrema en objetos astrofísicos altamente magnetizados". dice Djannati-Atai.