Estrellas pulsantes e identidad equivocada
En la década de 1960, la estudiante de posgrado y ahora famosa astrofísica Jocelyn Bell descubrió pruebas de vida inteligente en el universo fuera de nuestra tierra. Bueno, al menos al principio eso es lo que pensaron algunas personas. Pero pronto ella y el resto del equipo de investigación de Anthony Hewish se dieron cuenta de que en realidad eso no era cierto, aunque era tentador.
Lo que se descubrió fue una estrella que emitía un pulso de radio muy regular que inicialmente se malinterpretó como de origen inteligente fuera de nuestro planeta. Lo que esto fue realmente y cómo emite ese pulso se describirá ahora.
¿Qué son los púlsares?
Una estrella pulsante, abreviada como pulsar , es una estrella de neutrones giratoria que emite ráfagas extremadamente regulares de radiación electromagnética. La radiación electromagnética incluye cosas tales como, entre otros, luz visible, ondas de radio, rayos X y rayos gamma, los cuatro de los cuales se han detectado como emanados de un púlsar.
Sin embargo, el término ‘estrella pulsante’ es en sí mismo un nombre poco apropiado. Pronto aprenderá que un púlsar no es un objeto que se queda quieto y pulsa como una baliza de emergencia que se queda quieta y emite una luz para que la gente lo detecte. Un púlsar es un objeto giratorio que barre rayos de radiación a través del cielo como un faro barre rayos de luz a través del cielo. Cuando el rayo pasa más allá de la Tierra, los astrónomos pueden detectar ese rayo, y nos aparece como un pulso porque es solo momentáneo, como resultado de la estrella giratoria.
Los pulsos de radio que fueron detectados por Bell llegaban en el intervalo regular de cada 1.3373011 segundos. En ese momento, nadie sabía de ningún objeto astronómico que pudiera hacer eso tan rápidamente. Esto llevó al equipo a sospechar que, después de todo, podría ser ET. Pero poco después, se descubrieron muchas de estas fuentes pulsantes con períodos que van desde 0,033 a 3,75 segundos, y se descartó la idea de que se trataba de ET. La pregunta surgió naturalmente entonces, ¿qué objetos que son de origen astronómico natural podrían hacer tal cosa?
Estrellas de momento, masa y neutrones
Básicamente, las estrellas giran como si girara una pelota de baloncesto en tu dedo. La tasa de rotación de nuestro sol es de unos 25 días. La única forma en que un objeto puede girar cada vez más rápido sin romperse es disminuyendo su distribución de masa; lo que quiero decir es que gira más rápido cuando lleva su masa hacia adentro, más cerca o la hace más compacta (como quieras expresarlo).
Por ejemplo, una patinadora sobre hielo comienza a girar sobre el hielo con los brazos extendidos. Pero gira cada vez más rápido a medida que lleva los brazos hacia adentro, ya que se vuelve más compacta y su distribución de masa disminuye. Este concepto se conoce como conservación del momento angular. Lo mismo que ocurre con nuestro patinador sobre hielo tiene que ocurrir con un objeto estelar. Gira más rápido a medida que se compacta a sí mismo y a su masa.
Lo que debe deducir de todo esto es simplemente lo siguiente: para girar lo suficientemente rápido como para emitir señales tan a menudo como un púlsar y no desgarrarse, el objeto tiene que ser muy compacto, muy pequeño. Lo único visible que puede ser tan compacto y tan pequeño es una estrella de neutrones, un objeto celeste que se forma desde el colapso del núcleo de una estrella que alguna vez fue gigantesca hasta niveles ultradensos. Ni siquiera una enana blanca es lo suficientemente compacta como para girar tan rápido como una estrella de neutrones sin separarse.
Pulsos y campos magnéticos
Espero que no sea demasiado difícil de imaginar. Si alguna vez se confunde, recuerde nuestro ejemplo de patinador sobre hielo. Ahora sabemos qué objetos celestes pueden girar lo suficientemente rápido como para emitir una señal, un pulso regular, mientras gira. Pero, ¿qué está provocando que empiecen los pulsos?
Bueno, las estrellas no solo giran, también tienen campos magnéticos, y los campos magnéticos en las estrellas de neutrones se vuelven más fuertes a medida que se comprimen durante un evento de supernova que produce esa estrella de neutrones para empezar. En resumen, estos campos magnéticos súper fuertes producen un campo eléctrico muy poderoso, que, a su vez, ayuda a producir haces de radiación electromagnética. Estos rayos de radiación emergen de los polos magnéticos de una estrella de neutrones.
A medida que la estrella de neutrones gira, sus rayos recorren el cielo como los rayos de luz de un faro. Este movimiento de barrido es lo que crea el pulso que vemos a intervalos regulares, al igual que un rayo de luz también barre el cielo a intervalos regulares. Sabiendo esto, es fácil entender que, en general, las estrellas de neutrones que podemos observar o detectar fácilmente son las que dirigen sus rayos en la dirección de la Tierra; de lo contrario, son muy difíciles de encontrar, al igual que la tierra sería difícil de encontrar para un marinero sin un faro que dirija su luz hacia él para usarla como señal de orientación.
Resumen de la lección
La famosa astrofísica Jocelyn Bell es responsable en gran parte del descubrimiento de los púlsares. Un púlsar es una estrella de neutrones giratoria que emite ráfagas extremadamente regulares de radiación electromagnética. La radiación electromagnética incluye cosas tales como, entre otros, luz visible, ondas de radio, rayos X y rayos gamma, los cuatro de los cuales se han detectado como emanados de un púlsar.
Un púlsar es una estrella que gira muy rápido, tan rápido que la mayoría de los objetos en el espacio que giran tan rápido se romperían. La razón por la que una estrella de neutrones puede girar tan rápido es gracias a su tamaño muy pequeño, su compacidad y, por lo tanto, su alta densidad. Tal concepto demuestra la conservación del momento angular.
Como resultado de su forma compacta, un púlsar también tiene un campo magnético muy fuerte, que luego produce un poderoso campo eléctrico, que luego ayuda a producir rayos de radiación electromagnética que emergen de los polos magnéticos del púlsar. Estos polos magnéticos se desplazan como los rayos de luz de un faro a través del cielo, y cuando un rayo de radiación electromagnética procedente de un púlsar golpea la Tierra, podemos detectarlo.
Los resultados del aprendizaje
Al final de la lección, debería poder:
- Comprender por qué se pensó por primera vez que los púlsares eran una prueba de otra vida en el universo
- Definir púlsares y explicar por qué su nombre es un poco inapropiado
- Explicar cómo la masa de una estrella de neutrones afecta su capacidad para girar.
- Describir cómo los campos magnéticos permiten que las estrellas de neutrones emitan radiación electromagnética.