Un estudio muestra que los halos de TeV podrían ser una característica común de los púlsares de mediana edad

Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y emiten pulsos regulares de ondas de radio y haces de radiación magnética, que en ocasiones pueden detectarse desde la Tierra. Estas estrellas pulsantes son densos remanentes de estrellas masivas cuya vida terminó en una explosión de supernova.

Algunos astrónomos han observado recientemente regiones de emisión extendida de rayos gamma a energías de teraelectronvoltios (TeV) alrededor de púlsares de mediana edad, con una edad de entre 100.000 y 1 millón de años. Se descubrió que estas regiones, conocidas como halos de TeV, son significativamente más grandes que las nebulosas de viento de sus púlsares correspondientes (es decir, nubes de partículas cargadas y campos magnéticos generados por la rotación y la energía magnética de las estrellas de neutrones).

Si bien la presencia de halos de TeV alrededor de algunos púlsares de mediana edad está bien documentada, los procesos que conducen a su formación siguen siendo poco conocidos. Además, aún no se ha resuelto definitivamente si estos halos son comunes o poco frecuentes.

La colaboración HAWC, un amplio grupo de investigadores de diversas universidades de México y Estados Unidos, se propuso recientemente responder a esta pregunta mediante el análisis de datos recopilados en el Observatorio Cherenkov de Agua de Gran Altitud (HAWC) en México. Sus hallazgos, publicados en Physical Review Letters, sugieren que los halos de TeV son características universales de los púlsares de mediana edad y, por lo tanto, podrían utilizarse para identificar púlsares que no pueden detectarse con instrumentos diseñados para captar ondas de radio o rayos gamma de baja energía.

Desde 2017, cuando se detectó por primera vez la emisión extendida de rayos gamma de TeV alrededor de los púlsares de mediana edad Geminga y Monogem, los científicos han intentado comprender el origen de este fenómeno —declaró Sara Coutiño De León, coautora del artículo, a Phys.org—.

Una pregunta central ha sido si los halos de TeV son características raras exclusivas de unos pocos púlsares o si son una característica común a muchos. Esta idea nos inspiró a buscar halos de TeV utilizando datos del observatorio HAWC.

Como parte de su estudio, De León y sus colaboradores analizaron un mapa celeste que contiene observaciones de rayos gamma de alta energía recopiladas durante un período de 2300 días en el observatorio HAWC. El observatorio HAWC, situado en las laderas del volcán Sierra Negra en México, se especializa en la detección de partículas secundarias que se producen cuando los rayos gamma de alta energía provenientes del espacio alcanzan la atmósfera terrestre.

«Nos centramos en los púlsares de mediana edad que se encuentran en el campo de visión de nuestro detector y examinamos el perfil de probabilidad de cada uno, lo que nos indica la precisión con la que los datos se ajustan a la presencia de emisión extendida de rayos gamma», explicó De León. «Al apilar estos perfiles —esencialmente, sumándolos—, pudimos evaluar si existía una señal colectiva».

En general, los resultados del análisis de los investigadores sugieren que los halos de rayos gamma de TeV son una característica común de los púlsares de mediana edad, lo que sugiere que los halos de TeV podrían utilizarse para detectar púlsares que no se pueden observar en otras longitudes de onda (es decir, mediante la búsqueda de sus señales de pulso de ondas de radio, rayos X o datos de GeV). Esta idea podría validarse en estudios posteriores e inspirar futuras iniciativas destinadas a detectar y estudiar estos púlsares.

«Nuestro trabajo proporciona evidencia que respalda la idea de que los halos de TeV no son raros, sino probablemente una característica común de los púlsares de mediana edad», añadió De León. Esto sugiere que podríamos necesitar revisar y modificar los modelos actuales sobre cómo las partículas de alta energía viajan a través de la Vía Láctea. Ahora planeamos realizar estudios detallados de halos de TeV individuales. Con esto, buscamos comprender mejor cómo se propagan las partículas dentro y alrededor de estas fuentes.

Con información de Physical Review Letters