•Notícia
Descobreixen un possible nou tipus d’estel
Els científics creuen que el nou objecte descobert podria ser un tipus especial d'estrella de neutrons jove amb camps magnètics extraordinàriament potents. La recerca es publica a la revista científica 'Nature'.
Gràcies a un nou fotòmetre d'alta velocitat, un equip de científics, entre els quals s’inclou una investigadora de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya, ha descobert una nova categoria desconeguda d'objectes astronòmics. Podria tractar-se d'un magnetar amb esclats en la part visible de l'espectre, en comptes dels flaixos de raigs X i gamma característics d'aquests objectes. La recerca es publica en un article a la revista científica Nature, el proper 25 de setembre.
La nit del 10 de juny de 2007, l'Alexander Stefanescu i el seu equip estaven de guàrdia al costat del seu instrument, OPTIMA, un fotòmetre muntat al telescopi de 1.3 metres de l'observatori de Skinakas, 1750m per sobre el mar que banya les platges de l'illa de Creta. El desenvolupament d'OPTIMA havia portat anys de feina a l'Institut Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) a Garching (Munich, Alemanya), i després de portar-se la seva joia fins a Grècia i instal·lar-lo al telescopi, començaven la segona temporada d'observacions a Skinakas. Com l'any anterior, l'equip passaria setmanes a la muntanya, cada nit al telescopi, esperant rebre l'avís d'un nou esclat de raigs gamma (gamma-ray burst, GRB) i fer ús de les qualitats excepcionals d'OPTIMA, l'únic instrument en el món que combina una alta ressolució temporal amb la capacitat d'observar immediatament esdeveniments astronòmics inesperats.
Aquella nit, l'avís del descobriment del nou objecte va ser rebut directament des del satèl.lit Swift de la NASA. Advertia d'un breu esclat d'altes energies en el cel, molt probablement, un nou GRB. L'Alexander Stefanescu i el seu equip actuaren immediatement, interromperen les observacions programades per aquella nit, es reorientà el telescopi i començaren a observar la zona del cel on s'havia localitzat l'erupció de ragis gamma tant sols 421 segons després de ser detectat pel satèl.lit Swift. En un primer moment, no hi van trobar res. Però poc després van veure el primer flaix de llum! Es van adonar ràpidament que el que estaven observant no era un esclat de raigs gamma normal, que són brillants inicialment i es van apagant progressivament en unes hores o dies. En aquest cas, els astrónoms van observar flaixos sobtats i brillants. Els resultats es van anar tornant cada cop més sorprenents quan l'activitat de la nova font estel.lar no havia minvat la nit següent, sino que en realitat s'havia incrementat, sense arribar a apagar-se del tot durant vàries les nits. El nou objecte va ser batejat amb el nom de SWIFT J195509+261406.
Examinant la radiació emesa durant l'esclat de raigs X, l'equip de Stefanescu, entre els que s'inclou Glòria Sala, que s’ha incorporat aquest mes de setembre al Grup d'Astronomia i Astrofísica de la UPC (dels Departaments de Física i Enginyeria Nuclear i de Física Aplicada), van trobar que una part dels raigs X havien estat absorbits pel gas hidrogen que els fotons travessen en el seu camí cap a la Terra. Després d'obtenir mapes del gas present en la direcció de la font, va estar clar que el nou objecte es trobava molt probablement situat dins la nostra pròpia galàxia. Això implicava que no es podia tractar en cap cas d'un esclat de raigs gamma (GRB), ja que aquests solen succeir només en galàxies llunyanes.
La novetat més important la van proporcionar les qualitats especials de l'instrument OPTIMA. En lloc d'obtenir imatges durant un cert temps d'exposició, com la majoria de càmeres, els detectors de l’aparell registren el temps d'arribada de cada fotó individual, amb una resolució temporal de tan sols quatre milionèsimes de segon. Això permet als científics reconstruir amb detall com varia la brillantor d'un objecte al cel. La detecció de fotons individuals és una pràctica comú en l'astronomia d'altes energies, però OPTIMA és un dels pocs instruments capaços de fer el mateix amb llum visible. La ràpida i forta variabilitat de l'objecte, observable només amb una alta resolució temporal, ha estat crucial per descartar que l'objecte sigui un GRB clàssic.
La variabilitat de l'emissió detectada ha permès determinar que la grandària del nou astre ha de ser més petit que una dècima part de la mida del Sol, però al mateix temps, un centenar de vegades més brillant. Suposant que l'emissió emesa fos d'origen tèrmic com en el cas del Sol, caldria unes temperatures extraordinàriament altes per explicar la gran lluminositat de l'objecte. “És tant brillant, de fet, que és difícil pensar que un objecte d'aquesta mida es pugui escalfar i refredar tant en tant poc temps”, explica Alexander Stefanescu, primer autor de l'article de Nature. “L’única conclusió possible és que el que hem vist estigui generat per un procés no tèrmic, és a dir, llum que no és generada per un objecte calent com una bombeta o una espelma, sinó per partícules accelerades en un camp magnètic.”
Camps magnètics molt potents
L'observació de flaixos curts i brillants durant diversos dies recorda als científics a l'emissió no tèrmica dels esclats en altes energies dels anomenats repetidors de raigs gamma suaus (Soft Gamma Repeaters, SGRs). No només la forma, sinó també la distribució estadística de la intensitat dels flaixos individuals, així com la lleugera indicació d'una emissió periòdica, són força semblants al que s'observa en els SGRs. Per tant, els científics pensen que el nou objecte descobert podria ser de la mateixa natura que els SGRs: un magentar, és a dir, un tipus especial d'estrella de neutrons jove amb camps magnètics extraordinàriament potents. Aquesta hipòtesi està reforçada per un segon article sobre observacions en multi-longitut d'ona d'aquest mateix objecte, publicat també a Nature per l'equip dirigit per Alberto Castro-Tirado, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC, Granada).
Les estrelles de neutrons són el residu final d'una estrella molt massiva que ha expulsat les seves capes externes durant una explosió de supernova. El nucli de l'estrella es contrau fins a formar una estructura molt densa, amb una escorça sòlida i un nucli líquid format bàsicament per neutrons. Si una estrella de neutrons acabada de néixer gira molt ràpidament sobre sí mateixa, el seu fort camp magnètic es veu amplificat un factor 1000, resultant en un camp magnètic d’ uns 100 giga Tesla, més d'un bilió de vegades més fort que els camps magnètics més potents generats en laboratoris terrestres. El camp magnètic és tant fort que els núvols electrònics dels àtoms del seu voltant es distorsionen fins quedar en forma d'agulles primes. I si hi acostéssim una targeta de crèdit a una distància com de la Terra a la Lluna, quedaria esborrada automàticament.
Els canvis en la configuració del camp magnètic durant els primers 10.000 anys de vida de l'estrella de neutrons exerceixen forces tant grans que l'escorça de l'estrella de neutrons s'escalfa i arriba a trencar-se. El resultat és un terratrèmol estel·lar a la superfície de l'estrella, que produeix els esclats de radiació d'altes energies característics dels magnetars, i que són molt similars als flaixos visibles del nou objecte.
Però, quin mecanisme fa emetre aquest objecte peculiar en la part visible de l'espectre electromagnètic, en comptes d'emetre en raigs gamma com tots els magnetars coneguts? Una possible teoria és que els ions altament carregats són arrencats de la superfície del magentar i giren al llarg de les línies de camp magnètic. Com que els ions són molt més pesants que els electrons (responsables de l'emissió a altes energies dels magnetars), giren molt més lentament que aquests, emetent radiació electromagnètica de més baixa energia, és a dir, en el rang visible.
La majoria d'observacions de magnetars han tingut lloc fins ara en el règim d'altes energies (raigs X i gamma). “Avui dia coneixem uns 15 magnetars, però fins ara no s'havien observat esclats en llum visible en cap cas”, afirmen Glòria Sala i Alexander Stefanescu. “Els models teòrics havien estat centrats fins ara en explicar l'emissió en altes energies. Per això no tenim en aquest moment cap teoria adient amb la que comparar els resultats obtinguts amb OPTIMA”. El proper pas per part dels científics serà, per tant, estendre les teories establertes pels magnetars i veure com poden explicar l'emissió de llum visible observada.
Segueix-nos a Twitter
