Un equipo internacional de astrónomos ha encontrado un objeto nuevo y desconocido en la Vía Láctea que es más pesado que las estrellas de neutrones más pesadas conocidas y, al mismo tiempo, más ligero que los agujeros negros más ligeros conocidos.
Utilizando el radiotelescopio MeerKAT, astrónomos de varias instituciones, entre ellas la Universidad de Manchester y el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania, encontraron un objeto en órbita alrededor de un púlsar de milisegundos que gira rápidamente ubicado a unos 40.000 años luz de distancia en un denso grupo de estrellas. conocido como cúmulo globular.
Utilizando los tics parecidos a relojes del púlsar de milisegundos, demostraron que el objeto masivo se encuentra en el llamado espacio de masa del agujero negro.
Podría ser el primer descubrimiento del tan codiciado sistema binario de radiopúlsar-agujero negro; un binomio estelar que podría permitir nuevas pruebas de la relatividad general de Einstein y abrir puertas al estudio de los agujeros negros.
Los resultados se publican en la revista Science.
El líder del proyecto en el Reino Unido, Ben Stappers, profesor de Astrofísica en la Universidad de Manchester, dijo: «Cualquier posibilidad para la naturaleza de la compañera es emocionante. Un sistema púlsar-agujero negro será un objetivo importante para probar las teorías de la gravedad y una estrella de neutrones pesada proporcionará nuevos conocimientos sobre la física nuclear a densidades muy altas».
Cuando una estrella de neutrones (los restos ultradensos de una estrella muerta) adquiere demasiada masa, generalmente al consumir o chocar con otra estrella, colapsará. En qué se convierten después de colapsar es motivo de mucha especulación, pero se cree que podrían convertirse en agujeros negros, objetos tan gravitacionalmente atractivos que ni siquiera la luz puede escapar de ellos.
Los astrónomos creen que la masa total necesaria para que una estrella de neutrones colapse es 2,2 veces la masa del sol. La teoría, respaldada por la observación, nos dice que los agujeros negros más ligeros creados por estas estrellas son mucho más grandes, aproximadamente cinco veces más masivos que el Sol, dando lugar a lo que se conoce como la «brecha de masa del agujero negro».
Se desconoce la naturaleza de los objetos compactos en esta brecha de masa y hasta ahora el estudio detallado ha resultado un desafío. El descubrimiento del objeto puede ayudar a comprender finalmente estos objetos.
El profesor Stappers añadió: «La capacidad del extremadamente sensible telescopio MeerKAT para revelar y estudiar estos objetos está permitiendo un gran paso adelante y nos proporciona una idea de lo que será posible con el Square Kilometer Array».
El descubrimiento del objeto se realizó mientras observaba un gran cúmulo de estrellas conocido como NGC 1851 ubicado en la constelación austral de Columba, utilizando el telescopio MeerKAT.
El cúmulo globular NGC 1851 es una densa colección de estrellas viejas que están mucho más compactas que las estrellas del resto de la galaxia. Aquí está tan poblado que las estrellas pueden interactuar entre sí, alterando sus órbitas y, en los casos más extremos, colisionando.
Los astrónomos, que forman parte de la colaboración internacional Transients and Pulsars with MeerKAT (TRAPUM), creen que es una de esas colisiones entre dos estrellas de neutrones la que se propone haber creado el objeto masivo que ahora orbita el radiopúlsar.
El equipo pudo detectar pulsos débiles de una de las estrellas, identificándola como un púlsar de radio, un tipo de estrella de neutrones que gira rápidamente y proyecta rayos de luz de radio hacia el universo como un faro cósmico.
El púlsar gira más de 170 veces por segundo y cada rotación produce un pulso rítmico, como el tictac de un reloj. El tictac de estos pulsos es increíblemente regular y, al observar cómo cambian los tiempos de los tics, utilizando una técnica llamada sincronización del púlsar, pudieron realizar mediciones extremadamente precisas de su movimiento orbital.
Ewan Barr, del Instituto Max Planck de Radioastronomía, que dirigió el estudio con su colega Arunima Dutta, explicó: «Piense en ello como si fuera capaz de colocar un cronómetro casi perfecto en órbita alrededor de una estrella a casi 40.000 años luz de distancia y luego poder cronometrar esas órbitas con una precisión de microsegundos».
La sincronización regular también permitió una medición muy precisa de la ubicación del sistema, mostrando que el objeto en órbita con el púlsar no era una estrella normal sino un remanente extremadamente denso de una estrella colapsada. Las observaciones también mostraron que la compañera tenía una masa que era simultáneamente mayor que la de cualquier estrella de neutrones conocida y aún más pequeña que la de cualquier agujero negro conocido, colocándola directamente en la brecha de masa de los agujeros negros.
Si bien el equipo no puede decir de manera concluyente si han descubierto la estrella de neutrones más masiva conocida, el agujero negro más ligero conocido o incluso alguna nueva variante de estrella exótica, lo que sí es seguro es que han descubierto un laboratorio único para sondear las propiedades de la materia bajo las condiciones más condiciones extremas en el universo.
Arunima Dutta concluye: «Aún no hemos terminado con este sistema.
«Descubrir la verdadera naturaleza de su compañera será un punto de inflexión en nuestra comprensión de las estrellas de neutrones, los agujeros negros y cualquier otra cosa que pueda estar acechando en la brecha de masa de los agujeros negros».
Con información de Science
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