Estudian un sistema binario de púlsares de milisegundos

Utilizando el satélite XMM-Newton de la ESA, astrónomos europeos han realizado observaciones de rayos X de un sistema binario de púlsares de milisegundos conocido como PSR J1431−4715. Los resultados de la campaña de observación, publicados el 3 de septiembre en el servidor de preimpresión arXiv, proporcionan más información sobre la naturaleza de este sistema.

Los púlsares son estrellas de neutrones altamente magnetizadas que giran y emiten un haz de radiación electromagnética. Los que giran más rápido, con períodos de rotación inferiores a 30 milisegundos, se conocen como púlsares de milisegundos (MSP). Los investigadores suponen que se forman en sistemas binarios cuando el componente inicialmente más masivo se convierte en una estrella de neutrones que luego gira debido a la acreción de materia de la estrella secundaria.

Una clase de púlsares binarios extremos con estrellas compañeras semidegeneradas se denomina «púlsares araña». Estos objetos se clasifican además como «viudas negras» si la compañera tiene una masa extremadamente baja (menos de 0,1 masas solares), mientras que se denominan «redbacks» si la estrella secundaria es más pesada.

PSR J1431−4715, o J1431 para abreviar, es un sistema binario MSP ubicado probablemente entre 5250 y 8400 años luz de distancia de la Tierra. Con un período de giro de 2,01 milisegundos y una potencia de giro descendente de un nivel de 68 decillones de erg/s, es uno de los púlsares más rápidos y energéticos.

Observaciones anteriores han descubierto que la emisión de radio pulsada de J1431 se ve afectada por fuertes eclipses en el período orbital binario de aproximadamente 10,8 horas. También se descubrió que el sistema alberga una estrella donante no degenerada con una masa mínima de 0,12 masas solares y, por lo tanto, J1431 se clasificó como redback.

Sin embargo, dado que J1431 fue descubierto en 2015, sigue siendo un MSP poco estudiado. Por eso, un equipo de astrónomos dirigido por Domitilla de Martino del Observatorio Astronómico de Capodimonte en Nápoles, Italia, decidió investigar J1431 en rayos X utilizando XMM-Newton. Su estudio se complementó con datos fotométricos multibanda ópticos del New Technology Telescope (NTT) de 3,5 m del Observatorio Europeo Austral en Chile.

Las observaciones encontraron que el espectro de rayos X de J1431 no tiene características distintivas y es consistente con la emisión no térmica con un índice de fotones de ley de potencia de 1,6 y una absorción insignificante. Además, se detectó la presencia de un componente térmico, que puede indicar la contribución del casquete polar calentado en los rayos X suaves.

Los datos recopilados indican que la estrella compañera es una estrella temprana de tipo F con una masa de alrededor de 0,2 masas solares, lo que confirma la naturaleza de redback de J1431. Sin embargo, la estrella compañera resultó ser más caliente que en la mayoría de los púlsares rojos, ya que sus temperaturas diurnas y nocturnas se midieron en aproximadamente 7500 y 7400 K, respectivamente.

Basándose en las observaciones, los astrónomos descubrieron que J1431 tiene una inclinación binaria de 59 grados y que el sistema está ubicado aproximadamente a 10 100 años luz de distancia, por lo tanto más lejos de lo que se había estimado previamente. Los datos obtenidos también sugieren que el púlsar es masivo, ya que se supone que su masa está dentro del rango de 1,8 a 2,2 masas solares.

Con información de arXiv