El observatorio de rayos X de la ESA XMM-Newton nos ha desvelado que debemos revisar la teoría vigente acerca de cómo los cadáveres estelares, conocidos como púlsares, generan sus rayos X. En particular, la energía necesaria para generar las calientes zonas polares a millones de grados centígrados en estrellas de neutrones jóvenes podrían provenir fundamentalmente del interior del púlsar, no del exterior.

Hace 39 años, los astrónomos de Cambridge Jocelyn Bell-Burnell y Anthony Hewish descubrieron los púlsares. Estos objetos son los núcleos fuertemente magnetizados y giratorios de las estrellas muertas; cada púlsar mide unos 20 km de diámetro y tiene una masa de 1.4 veces la solar. Hoy en día estos cuerpos siguen dejando perpleja a la comunidad científica.

«La teoría de la emisión de radiación de los púlsares está todavía en pañales, incluso después de cerca de 40 años de trabajo,» dice Werner Becker, del Instituto alemán Max Planck. Hay muchos modelos pero ninguna teoría aceptada. Ahora, gracias a las nuevas observaciones del XMM-Newton, Becker y sus colegas podrían haber encontrado una pieza fundamental del rompecabezas que ayudaría a los científicos teóricos a explicar por qué las frías estrellas de neutrones tienen zonas calientes en sus regiones polares.

Las estrellas de neutrones se forman con temperaturas de unos de miles de millones de grados centígrados tras el colapso de las estrellas masivas. Nada más nacer, comienzan a enfriarse. Este proceso de enfriamiento depende de las propiedades físicas de la materia superdensa de su interior.

Las observaciones realizadas con satélites de rayos X han mostrado que estas emisiones de rayos X de las estrellas de neutrones pueden provenir de 3 regiones distintas. Para empezar, los púlsares son tan calientes que toda la superficie emite rayos X. En segundo lugar, hay partículas cargadas en el entorno magnético mientras se aleja de la estrella a lo largo de las líneas de campo magnético. En tercer lugar, y aquí es adonde llega esta investigación, los jóvenes púlsares muestran zonas calientes en sus polos.

Hasta ahora, los astrónomos creían que estas zonas calientes se producían cuando las partículas cargadas colisionaban con la superficie polar de los púlsares. Sin embargo, los recientes resultados del XMM-Newton han arrojado dudas a este planteamiento.

El XMM-Newton capturó imágenes detalladas de las emisiones de rayos X de 5 púlsares, cada uno de los cuales ha estado activo durante varios millones de años. «Ningún otro satélite de rayos X puede hacer este trabajo. Sólo el XMM-Newton es capaz de observar detalles de sus emisiones de rayos X,» dice Becker. Él y sus colaboradores no encontraron evidencias de emisiones superficiales, ni siquiera de regiones calientes polares, aunque sí vieron emisiones de sus aparentemente partículas móviles.

No es ninguna sorpresa la carencia de emisiones superficiales. En los varios millones de años tras la formación de los púlsares, se han enfriado de miles de millones de grados a una cifra inferior a 500.000 ºC, lo que quiere decir que sus emisiones por toda su superficie de rayos X se han ocultado de nuestra visión.

Sin embargo, la ausencia de regiones calientes polares en los viejos púlsares es una gran sorpresa, y muestra que la subida de temperatura de las regiones superficiales por bombardeo no es lo suficiente eficiente como para producir un componente termal de rayos X. «En el caso del púlsar de 3 millones de años PSR B1929+10, la contribución de cualquier región polar es menor a un 7% del flujo total detectado de rayos X,» dice Becker.

Parece que la teoría convencional no es el único modo de mirar al problema. Una teoría alternativa es que el calor atrapado en la superficie del púlsar desde su nacimiento será conducido a los polos por el intenso campo magnético del púlsar. Esto es porque los electrones, que están eléctricamente cargados, transportan el calor y por lo tanto se dejarán llevar por el campo magnético.

Esto significa que las regiones calientes polares de los jóvenes púlsares se producen principalmente por el calor del púlsar, más que por la colisión de partículas del exterior del púlsar. Por ello irán desapareciendo de nuestra vista del mismo modo que las emisiones por toda la superficie. «Este entendimiento está aún bajo discusión pero tiene mucho apoyo por parte de las observaciones del XMM-Newton,» dice Becker.

Tras 40 años después de su descubrimiento, parece que los púlsares aún tienen muchos misterios que desvelar a los astrónomos.

Traducido por Isaac Lozano de la web de la ESA para Latinquasar.