Los científicos han resuelto el misterio de las auroras púlsares

Astrónomos de Estados Unidos Y Polonia desentrañaba la naturaleza de la radiación parpadeante de los púlsares, que durante más de medio siglo seguía siendo un misterio. Las simulaciones mostraron que la intensa radiación generada por las estrellas giratorias fue causada por la interacción entre los campos eléctricos y magnéticos cerca de su superficie. Resultados del estudio Publicado en la revista Physical Review Letters.

Los pulsares están girando rápidamente estrellas de neutrones que emiten ondas de radio estrechas con una cierta frecuencia. Cuando los astrónomos los vieron por primera vez en 1967, incluso se especuló que los pulsos de luz enviados por una civilización alienígena.

Alexander Filippov del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron, Andrei Timokhin de la Universidad de Greengur en Polonia y Anatoly Spitkowski de Universidad de Princeton simuló la distribución de la densidad plasmática de electron-positrones cerca de la superficie de la estrella de neutrones y este modelo mostró que la causa del parpadeo era la interacción entre los campos eléctricos y magnéticos.

Los campos eléctricos fuertes desgarran los electrones de la superficie de la estrella de neutrones y los aceleran a energías extremas, haciendo que emitan rayos gamma. Estos rayos son absorbidos por el campo magnético ultra-fuerte del púlsar, que produce una corriente de electrones y sus antipartículas - positrones, y esos, a su vez, hacen que el campo eléctrico oscile y genere el flujo de ondas electromagnéticas.

Las partículas cargadas de recién nacidos debilitan los campos eléctricos, haciendo que fluctúen. En presencia de poderosos campos de púlsar magnéticos, esto hace que las ondas electromagnéticas entren en el espacio. Utilizando simulaciones de plasma, los investigadores encontraron que estas ondas electromagnéticas correspondían a ondas de radio observadas a partir de púlsares.

"El proceso es algo así como un rayo. De la nada de repente hay una poderosa descarga, produciendo una nube de electrones y positrones, y luego, como un resplandor posterior, ondas electromagnéticas", dijo el líder del estudio Alexander Filippov en un comunicado de prensa del Centro para la Astrofísica Computacional.

Los autores crearon por primera vez un modelo 2D de plasma que rodeaba los polos magnéticos del púlsar, lo que les permitía ver ondas electromagnéticas 3D - todos los modelos anteriores eran sólo unidimensionales.

La simulación muestra cómo los campos eléctricos del púlsar aceleran las partículas cargadas. La aceleración crea fotones de alta energía que interactúan con el campo magnético intenso del púlsar con la formación de pares de electrones-positrones. Estos pares crean sus propios campos eléctricos que contrarrestan y debilitan el campo inicial. Eventualmente, el campo original se vuelve tan débil que llega a cero y comienza a fluctuar entre los valores negativos y positivos. Este campo eléctrico vibratorio produce radiación electromagnética.

Los autores creen que su descubrimiento ayudará a proyectos basados en la frecuencia de los púlsares de aurora, como la investigación de ondas gravitacionales. En estos proyectos, los púlsares se utilizan como relojes espaciales.

En los dos polos magnéticos del púlsar, haces continuos de ondas de radio coherentes irrumpen en el espacio - las partículas que las crean se mueven un paso de distancia. Cuando el púlsar gira, los rayos se dispersan en círculos. Desde la Tierra parece que los púlsares parpadean cuando los rayos entran y salen de la vista. La frecuencia de estos destellos es tan verificada que la radiación de los púlsares compite en precisión con el reloj atómico.

"Si entendemos cómo se produce la radiación, se espera que también podamos crear un modelo de errores en el reloj del púlsar", dice Filippov.

Los investigadores planean ampliar la simulación para acercarse a la comprensión de la física real de los púlsares. Además, en su opinión, ayudará a descubrir la misteriosa fuente de destellos periódicos de ondas de radio que emanan de estrellas de neutrones y conocidos como ráfagas de radio rápidas.