El sistema se conoce como SAX J1808.4-3658 y está formado por una estrella pequeña y por una estrella de neutrones, un objeto denso y de rotación rápida. La estrella de neutrones rota muy rápido, causando que la emisión se asemeje a una pulsación, como la luz que emite un faro. De hecho, esta estrella de neutrones rota más rápido que la mayoría de púlsares.
El púlsar se encuentra en un sistema binario, es decir, orbita al lado de otra estrella de la que regularmente absorbe materia. Además, es un objeto celeste inestable al alternar fases de inactividad con otras de actividad cada tres o cuatro años. Su explosión más reciente, la novena desde su descubrimiento en 1996, se registró entre agosto y septiembre de 2019. Los investigadores del ICE-CSIC afirman que, cuando se estaban llevando a cabo las observaciones de las ondas ópticas y ultravioletas durante esta última explosión, el púlsar se encontraba rodeado por un disco de acreción, mostraba pulsaciones en rayos X y tenía una alta luminosidad, sugiriendo que el aumento de la masa en la estrella de neutrones estaba en desarrollo.
Hasta la fecha se conocen unos 20 sistemas similares a SAX J1808.4-3658. Hasta este estudio, no se habían observado pulsaciones en el espectro ultravioleta de púlsares en sistemas binarios. En cuanto al espectro óptico, las pulsaciones solo se habían observado en cinco púlsares aislados y en un solo sistema binario.
El descubrimiento se ha publicado en la revista Nature Astronomy con el título “Optical and ultraviolet pulsed emission from an accreting millisecond pulsar” y pone a prueba los modelos teóricos que describen el comportamiento de los púlsares en sistemas binarios. Según Coti Zelati y Torres, los modelos actuales de acrecentamiento no consiguen dar cuenta de la luminosidad que han detectado en las pulsaciones ópticas y ultravioletas, que es más probable que se encuentren impulsadas por procesos que tienen lugar en la magnetosfera de la estrella de neutrones o fuera de ella.
En este contexto, este descubrimiento demuestra que la aceleración de partículas cargadas hasta velocidades extremadamente altas puede ocurrir en la magnetosfera de una estrella de neutrones incluso cuando esta última es tragada con materia en crecimiento. Por lo tanto, los resultados del estudio arrojan luz tanto sobre las propiedades de la magnetosfera, como sobre su interacción con la materia en crecimiento y, de manera más general, también sobre la física de púlsares de milisegundos en sistemas binarios.
Este estudio proporciona una nueva aproximación para investigar las estrellas de neutrones en crecimiento en sistemas binarios: abre una nueva perspectiva en la búsqueda de pulsaciones rápidas en las ondas ópticas y ultravioletas de muchas otras estrellas de neutrones en crecimiento de sistemas binarios con campos magnéticos débiles, de los cuales nunca se han detectado pulsaciones en diferentes ondas, a pesar de los exhaustivos estudios llevados a cabo. De hecho, gracias a los extensos índices de fotones y a la posibilidad de explotar la producción de los grandes telescopios ópticos, será posible lograr una sensibilidad mayor en las ondas óptica y ultravioleta que en la de rayos X. En este sentido, las estrellas de neutrones que aumentan a grandes ratios son particularmente importantes, ya que la detección de sus pulsaciones y la determinación precisa de su órbita permitirán incrementar drásticamente la sensibilidad de búsquedas de ondas gravitacionales, que se esperan de estos sistemas. Esto convertiría a estas estrellas de neutrones en laboratorios incomparables para estudiar la física de la materia a densidades supranucleares y en la presencia de campos magnéticos ultrafuertes.
La detección de pulsaciones ópticas se consiguió mediante observaciones llevadas a cabo con el fotómetro Silicon Fast Astronomical Photometer del Galileo National Telescope del Observatorio Roque de los Muchachos en la isla de La Palma (islas Canarias). Esta detección fue posible gracias a las capacidades únicas de este instrumento, que es capaz de etiquetar el tiempo de llegada de fotones individuales a ondas ópticas con una precisión de unos pocos microsegundos hasta tasas de conteo tan grandes como unos millones de conteos por segundo.
Este estudio, publicado en la revista Nature Astronomy se titula “Optical and ultraviolet pulsed emission from an accreting millisecond pulsar”, y lo firman F. Ambrosino, A. Miraval Zanon, A. Papitto, F. Coti Zelati, S. Campana, P. D’Avanzo , L. Stella, T. Di Salvo, L. Burderi, P. Casella, A. Sanna, D. de Martino, M. Cadelano, A. Ghedina, F. Leone, F. Meddi, P. Cretaro, MC Baglio, E. Poretti, RP Mignani, DF Torres, GL Israel, M. Cecconi, DM Russell, MD Gonzalez Gomez, AL Riverol Rodriguez, H. Perez Ventura, M. Hernandez Diaz, JJ San Juan, DM Bramich, and F. Lewis. El artículo se encuentra disponible aquí.
Comunicación ICE en colaboración con INAF / CSIC
Recreación artística de SAX J1808.4-3658, formado por una estrella pequeña y por una estrella de neutrones, un objeto denso y de rotación rápida.