NGC 5907 X-1: un púlsar que bate récords
El púlsar más brillante y lejano del Universo
21 febrero 2017
El telescopio XMM-Newton de la ESA ha descubierto un púlsar —los restos girando a gran velocidad de lo que fue una estrella masiva— mil veces más brillante de lo que hasta ahora se creía posible.
Este púlsar también constituye el más distante detectado hasta la fecha: su luz ha viajado 50 millones de años luz antes de ser detectada por XMM-Newton.
Los púlsares son estrellas de neutrones con un intenso campo magnético que giran sobre sí mismas y emiten pulsos de radiación regulares en dos haces simétricos a través del cosmos. Si dichos haces quedan alineados con la Tierra, parecen proyectar luz intermitente como la de un faro a medida que giran. Estos púlsares fueron anteriormente estrellas masivas que explotaron en forma de supernova al final de su vida, antes de convertirse en pequeños cadáveres estelares extraordinariamente densos.
Esta fuente de rayos X es la más luminosa de este tipo detectada hasta la fecha: es diez veces más brillante que su predecesora a la cabeza del ranking. En un segundo es capaz de emitir la misma cantidad de energía que nuestro Sol libera en tres años y medio.
XMM-Newton ha observado varias veces este objeto en los últimos 13 años, y el descubrimiento es el resultado de una búsqueda sistemática de púlsares en su archivo de datos, siendo sus pulsos periódicos de 1,13 segundos lo que ha permitido su identificación.
La señal también había sido detectada en los datos de archivo del telescopio Nustar de la NASA, lo que ha permitido obtener información adicional.
“Antes se creía que los únicos capaces de alcanzar estas extraordinarias luminosidades eran los agujeros negros al menos diez veces más masivos que nuestro Sol, al alimentarse de sus estrellas compañeras. Sin embargo, las pulsaciones rápidas y regulares de esta fuente indican claramente que se trata de una estrella de neutrones y no de un agujero negro”, afirma Gian Luca Israel, del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) - Observatorio Astronómico de Roma, Italia, y autor principal del artículo que describe los resultados, publicados esta semana en la publicación Science.
Los datos de archivo también han revelado que la velocidad de rotación del púlsar ha cambiando con el tiempo, pasando de 1,43 s por rotación en 2003 a 1,13 s en 2014. Esa misma aceleración relativa en la rotación de la Tierra haría que, en el mismo periodo de tiempo, cada día se acortara cinco horas.
Como explica Gian Luca: “Solo las estrellas de neutrones son lo bastante compactas como para no desintegrarse al rotar a tal velocidad”.
Aunque no es extraño que la velocidad de rotación de una estrella de neutrones cambie, la alta frecuencia con que esta lo hace probablemente se deba a la rapidez con que el objeto consume la masa de su compañera.
“Este púlsar verdaderamente desafía nuestra comprensión actual del proceso de acreción de las estrellas de alta luminosidad —reconoce Gian Luca—. Es mil veces más brillante de lo que creíamos posible para una estrella de neutrones en proceso de acreción, así que nuestros modelos precisan de algo más para dar cuenta de la enorme cantidad de energía que libera el objeto”.
Los científicos piensan que debe de haber un potente y complejo campo magnético cerca de su superficie, de modo que la acreción en la superficie de la estrella de neutrones pueda continuar al tiempo que se genera una gran luminosidad.
“El descubrimiento de este insólito objeto, con mucho el más extremo que hayamos descubierto en términos de distancia, luminosidad y velocidad de aumento de su frecuencia de rotación, constituye un nuevo hito para XMM-Newton y va a cambiar nuestra comprensión de cómo funcionan este tipo de objetos ”, prevé Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton de la ESA.
Nota para los editores
El artículo “An accreting pulsar with extreme properties drives an ultraluminous X-ray source in NGC 5907”, de G.L. Israel está publicado en Science [FECHA].
Este descubrimiento ha sido fruto del proyecto “Exploring the X-ray Transient and variable Sky” (EXTraS).
Para más información:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
Gian Luca Israel ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italy
Email: gianluca@oa-roma.inaf.it
Norbert Schartel
XMM-Newton project scientist
Email: Norbert.Schartel@esa.int
ENGLISH VERSION :
NGC 5907 X-1: record-breaking pulsar
The brightest, furthest pulsar in the Universe
21 February 2017
ESA’s XMM-Newton has found a pulsar – the spinning remains of a once-massive star – that is a thousand times brighter than previously thought possible.
The pulsar is also the most distant of its kind ever detected, with its light travelling 50 million light-years before being detected by XMM-Newton.
Pulsars are spinning, magnetised neutron stars that sweep regular pulses of radiation in two symmetrical beams across the cosmos. If suitably aligned with Earth these beams are like a lighthouse beacon appearing to flash on and off as it rotates. They were once massive stars that exploded as a powerful supernova at the end of their natural life, before becoming small and extraordinarily dense stellar corpses.
This X-ray source is the most luminous of its type detected to date: it is 10 times brighter than the previous record holder. In one second it emits the same amount of energy released by our Sun in 3.5 years.
XMM-Newton observed the object several times in the last 13 years, with the discovery a result of a systematic search for pulsars in the data archive – its 1.13 s periodic pulses giving it away.
The signal was also identified in NASA’s Nustar archive data, providing additional information.
“Before, it was believed that only black holes at least 10 times more massive than our Sun feeding off their stellar companions could achieve such extraordinary luminosities, but the rapid and regular pulsations of this source are the fingerprints of neutron stars and clearly distinguish them from black holes,” says Gian Luca Israel, from INAF-Osservatorio Astronomica di Roma, Italy, lead author of the paper describing the result published in Science this week.
The archival data also revealed that the pulsar’s spin rate has changed over time, from 1.43 s per rotation in 2003 to 1.13 s in 2014. The same relative acceleration in Earth’s rotation would shorten a day by five hours in the same time span
“Only a neutron star is compact enough to keep itself together while rotating so fast,” adds Gian Luca.
Although it is not unusual for the rotation rate of a neutron star to change, the high rate of change in this case is likely linked to the object rapidly consuming mass from a companion.
“This object is really challenging our current understanding of the ‘accretion’ process for high-luminosity stars,” says Gian Luca. “It is 1000 times more luminous than the maximum thought possible for an accreting neutron star, so something else is needed in our models in order to account for the enormous amount of energy released by the object.”
The scientists think there must be a strong, complex magnetic field close to its surface, such that accretion onto the neutron star surface is still possible while still generating the high luminosity.
“The discovery of this very unusual object, by far the most extreme ever discovered in terms of distance, luminosity and rate of increase of its rotation frequency, sets a new record for XMM-Newton, and is changing our ideas of how such objects really ‘work’,” says Norbert Schartel, ESA’s XMM-Newton project scientist.
Notes for Editors
“An accreting pulsar with extreme properties drives an ultraluminous X-ray source in NGC 5907” by G.L. Israel is published in Science.
The discovery was made as a result of the “Exploring the X-ray Transient and variable Sky” (EXTraS) project.
For further information, please contact:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
Gian Luca Israel
INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italy
Email: gianluca@oa-roma.inaf.it
INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italy
Email: gianluca@oa-roma.inaf.it
Norbert Schartel
XMM-Newton project scientist
Email: Norbert.Schartel@esa.int
ESAXMM-Newton project scientist
Email: Norbert.Schartel@esa.int
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
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