Estrellas y Planetas Pulsar

Hace unos días, estaba tranquilamente viendo televisión cuando me llamó la atención un programa relativo al Universo, en el cual estaban hablando sobre los Planetas Pulsar. En esta entrada vamos a tratar de explicar qué es una Estrella Pulsar y qué es un Planeta Pulsar, cómo han sido descubiertos y más información relevante.

Estrella Pulsar

Un Pulsar (palabra híbrida del inglés Pulsing Star, es una estrella rotante de neutrones, altamente magnetizada, que emite un rayo de radiación electromagnética. Esta radiación solamente puede ser observada cuando el rayo de la emisión está apuntando hacia la Tierra, de manera similar a cuando la luz de un faro está apuntando en la dirección de un observador, y es responsable de la aparición de pulsos de emisión. Las estrellas de neutrones son muy densas, y tienen períodos de rotación regulares y cortos. Esto produce un intervalo muy preciso entre los pulsos que van desde milisegundos hasta segundos para un pulsar individual.

Pulsar de la Nebulosa del Cangrejo

Las estrellas de neutrones pueden girar sobre sí mismas hasta varios cientos de veces por segundo, un punto de su superficie puede estar moviéndose a velocidades de hasta 70,000 km/s. Debido a esta velocidad vertiginosa, las estrellas de neutrones se expanden en su ecuador. Esto también implica que estas estrellas tengan un tamaño de unos pocos miles de metros, entre 10 y 20 kilómetros, ya que la fuerza centrífuga generada a esta velocidad es enorme y sólo el potente campo gravitatorio de una de estas estrellas es capaz de evitar que se despedace (debido a su enorme densidad).

El efecto combinado de la enorme densidad de estas estrellas con su intensísimo campo magnético (generado por los protones y electrones de la superficie girando alrededor del centro a semejantes velocidades) causa que las partículas que se acercan a la estrella desde el exterior (como, por ejemplo, moléculas de gas o polvo interestelar), se aceleren a velocidades extremas y realicen espirales cerradísimas hacia los polos magnéticos de la estrella. Por ello, los polos magnéticos de una estrella de neutrones son lugares de actividad muy intensa. Emiten chorros de radiación en el rango de la radiofrecuencia, rayos X o rayos gamma, como si fueran cañones de radiación electromagnética muy intensa y muy colimada.

Por razones aún no muy bien entendidas, los polos magnéticos de muchas estrellas de neutrones no están sobre el eje de rotación. El resultado es que los «cañones de radiación» de los polos magnéticos no apuntan siempre en la misma dirección, sino que rotan con la estrella.

Es posible entonces que, mirando hacia un punto determinado del firmamento, recibamos un «chorro» de rayos X durante un instante. El chorro aparece cuando el polo magnético de la estrella mira hacia la Tierra, deja de apuntarnos una milésima de segundo después debido a la rotación, y aparece de nuevo cuando el mismo polo vuelve a apuntar hacia la Tierra. Lo que percibimos entonces desde ese punto del cielo son pulsos de radiación con un periodo muy exacto, que se repiten una y otra vez (lo que se conoce como «efecto faro») cuando el chorro se orienta hacia nuestro planeta. Por eso, este tipo de estrellas de neutrones «pulsantes» se denominan púlsares (del inglés pulsating star, «estrella pulsante», aunque esta denominación se aplica con más propiedad a otro grupo de estrellas variables). Si la estrella está orientada de manera adecuada, podemos detectarla y analizar su velocidad de rotación. El periodo de la pulsación de estos objetos lógicamente aumenta cuando disminuye su velocidad de rotación. A pesar de ello, algunos púlsares con periodos extremadamente constantes han sido utilizados para calibrar relojes de precisión.

Descubrimiento

La señal del primer púlsar detectado tenía un periodo de 1,33730113 s. Este tipo de señales únicamente se puede detectar con un radiotelescopio. De hecho, cuando en julio de 1967 Jocelyn Bell y Antony Hewish detectaron estas señales de radio de corta duración y extremadamente regulares, pensaron que podrían haber establecido contacto con una civilización extraterrestre, por lo que llamaron tentativamente a su fuente LGM (Little Green Men u Hombrecitos verdes). Tras una rápida búsqueda se descubrieron 3 nuevos púlsares que emitían en radio a diferentes frecuencias, por lo que pronto se concluyó que estos objetos debían ser producto de fenómenos naturales. Anthony Hewish recibió en 1974 el Premio Nobel de Física por este descubrimiento y por el desarrollo de su modelo teórico. Jocelyn Bell no recibió condecoración porque sólo era una estudiante de doctorado, aunque fuera ella quien advirtió la primera señal de radio.

Hoy en día se conocen más de 600 púlsares con periodos de rotación que van desde el milisegundo a unos pocos segundos, con un promedio de 0,65 s. La precisión con que se ha medido el periodo de estos objetos es de una parte en 100 millones. El más famoso de todos los púlsares es quizás el que se encuentra en el centro de la Nebulosa del Cangrejo (primera imagen del post), denominado PSR0531+121, con un periodo de 0,033 s. Este púlsar se encuentra en el mismo punto en el que astrónomos chinos registraron una brillante supernova en el año 1054 y permite establecer la relación entre supernova y estrella de neutrones, sabiendo que ésta es remanente de la explosión de la supernova.

Planetas Pulsar

Los Planetas Pulsar son planetas que son encontrados orbitando Pulsares, (rotando rápidamente alrededor de estrellas de neutrones). El primero en ser descubierto estaba alrededor de un pulsar de milisegundos, y fue el primer planeta extrasolar en ser confirmado como descubierto.

En el primer grupo de planetas extrasolares descubiertos que orbitan un pulsar, el PSR B1257+12, cuyo periodo es del orden de los milisegundos. Las pequeñas variaciones de su periodo de emisión en el radio sirvieron para detectar una ligerísima oscilación periódica con una amplitud máxima en torno a 0,7 m/s. Los radioastrónomos Aleksander Wolszczan y Dale A. Frail interpretaron estas observaciones como causadas por un grupo de tres planetas en órbitas casi circulares a 0,2, 0,36 y 0,47 ua (unidades astronómicas) del púlsar central y con masas de 2, 4 y 4 masas terrestres respectivamente. Este descubrimiento, muy inesperado, causó un gran impacto en la comunidad científica.

Representación artística de un Planeta Pulsar

Los Planetas Pulsar son descubiertos a través de mediciones del tiempo de pulso de la estrella a la que orbitan, para detectar anomalías en el período de pulsación. Todos los cuerpos orbitando el pulsar causarán cambios regulares en su pulsación. Debido a que los pulsares rotan normalmente cerca de una velocidad constante, cualquier cambio puede ser facilmente detectado con la ayuda de mediciones precisas de tiempo.

El descubrimiento de planetas pulsar fue inesperado, pues los pulsares o estrellas de neutrones debían haber sido supernovas anteriormente, y se pensaba que los planetas que orbitaban en esas estrellas, debían ser destruidos en la explosión de la supernova. Existen diversas teorías que tratan de explicar su existencia, pero es muy difícil y complicado tratar de darle una explicación al origen de estos planetas. Una de estas teorías puede ser que las estrellas pulsar, son extremadamente antiguas, y los restos que quedan de los cuerpos que orbitaban después de la explosión de la supernova tenían las características necesarias para convertirse en un nuevo planeta.

En sintesis, los Planetas Pulsar no son más que planetas (técnicamente exoplanetas) que orbitan alrededor de una estrella pulsar, así como nuestro planeta Tierra orbita alrededor del Sol, con la única diferencia que la estrella pulsar tiene la característica de emitir radiación como si de un faro se tratáse. Después de esa breve síntesis, termino esta entrada. Espero sus comentarios.

-Van Slader-