Púlsar: el faro cósmico

¿Eres de esas personas a las que les gustaría saber cómo y cuándo va a ser su muerte, o por el contrario prefieres preocuparte por el ahora? Tanto el tiempo de vida como el tipo de muerte de una estrella vienen marcados desde el momento en que nace. Lo más relevante es cuán masiva es: las de mayor masa viven muy rápido, son los ‘rockeros’ de las galaxias quemando el hidrógeno de su interior a gran velocidad y muriendo ‘jóvenes’, mientras que las menos masivas pueden vivir quemando su combustible incluso más tiempo que la propia edad del Universo.

Cuando las estrellas más masivas consumen todo el hidrógeno de su núcleo se transforman en Supergigantes Rojas, las estrellas más grandes del Universo. Durante esta fase la estrella es capaz de crear elementos cada vez más pesados como oxígeno, hierro y carbono. En un futuro, su muerte enriquecerá el cosmos con estos elementos dando lugar a muchísimas nuevas estrellas.

Después de que todas las fuentes de energía se hayan agotado, no se podrán formar más elementos y la estrella no será capaz de soportar su estructura. La fuerza gravitatoria hará que colapse desencadenando una brutal explosión denominada Supernova. Además, el núcleo se compacta y los protones y electrones se combinan convirtiéndose en neutrones. A partir de este punto su destino dependerá de la masa del núcleo: si supera 1.4 veces la masa del Sol, conocido como límite de Chandrasekhar, se formará una Estrella de Neutrones. Sin embargo, si supera 2.3 masas solares se creará uno de los objetos más temibles del Universo, un agujero negro.

Evolución de una estrella muy masiva que finaliza con la creación de un Púlsar.

Las estrellas de neutrones son objetos muy pequeños, del tamaño de una ciudad como Madrid, y extremadamente densos ¡es como meter toda la masa del Everest en un terrón de azúcar! Imagina ahora que estás patinando sobre hielo y te pones a girar sobre tu eje como una peonza, seguro que tu intuición te dice que si te encoges girarás más rápido. Pues este mismo efecto es el que hará que la nueva estrella de neutrones gire a velocidades increíbles al compactarse el núcleo: de hasta cientos de giros por segundo.

Además de la densa masa de neutrones, la estrella está compuesta por algunos protones y electrones sueltos que generan un campo eléctrico, y como cualquier campo eléctrico en movimiento se induce un campo magnético que envuelve la estrella por completo. Lo más increíble para cualquier físico es que probablemente, el interior de las estrellas de neutrones sean los únicos escenarios posibles en el que existan quarks desconfinados debido a las altas presiones. Es decir, podrían haber quarks sin estar agrupados por colores como explicamos en ‘El papel de las fuerzas fundamentales’.

En el año 67, la astrofísica Jocelyn Bell detectó unas fuentes en radiofrecuencias un tanto extrañas. Llegaban en forma de pulsos muy periódicos y rápidos. Ninguna teoría parecía encajar con esta observación e incluso llegaron a plantearse que se tratase de una civilización extraterrestre tratando de contactar con nosotros. Pero tras un tiempo, entendieron que eran estrellas de neutrones con chorros de partículas aceleradas por los campos magnéticos a velocidades cercanas a la de la luz. A este tipo de estrellas se les bautizó con el nombre de Púlsar, ya que es al apuntar con sus haces directamente a la Tierra que nos llegan esos pulsos de luz. Es como un faro iluminando el cosmos mientras gira sobre sí misma.

Queremos dejar claro que cuando hablamos de detectar un Púlsar no nos referimos a ver la estrella de neutrones con sus chorros tal y como aparece en el gif anterior. Nuestro ojo no es capaz de ver luz con energías fuera de lo que llamamos ‘el rango visible’. Estos chorros que nos apuntan emiten a energías diferentes, como por ejemplo en radio. Usando instrumentos específicos, la detección de un Púlsar es algo muy similar a la gráfica siguiente.

Detección de los pulsos de una estrella de neutrones con chorros (Púlsar).

Hoy en día se han descubierto cerca de 2000 Púlsares con periodos comprendidos entre los milisegundos y los 20 minutos. Aún queda mucho por conocer acerca de estos objetos convirtiéndolo en un tema puntero de la Física, pero ya nos han dado más de una alegría. En el año 2017 se observaron ondas gravitacionales producto de la fusión de 2 estrellas de neutrones abriendo nuevas puertas en la astrofísica. ¡Y quién sabe si estos Púlsares no serán la guía para que otras civilizaciones inteligentes localicen nuestra posición en el Universo! A bordo de las dos sondas Voyager de la NASA , lanzadas en 1977 para estudiar los confines del Sistema Solar, se colocaron unos discos de oro con grabados de algunos datos que nos representan como civilización. Entre esos grabados se encuentra la posición de la Tierra en relación a 14 Púlsares, un mapa indicando el camino hacia nuestro hogar.

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Esta entrada tiene 3 comentarios

  1. Jose

    De nuevo muy interesante el artículo. ¡Felicidades!. No obstante, como rapero que fuí, me hubiera gustado más una analogía en este sentido :)). Quería preguntar, aunque sé que son cosas distintas, ¿cuál es la definición y características de un cuásar y en qué difieren con los púlsares?. Por otro lado, y aunque no tenga mucho que ver con este artículo, ¿cuál es la partícula más pequeña conocida?, ¿el quark?. ¿el electrón?…tengo curiosidad. Muchas gracias de nuevo.

    1. quarkalcosmos

      Gracias, tendremos en cuenta lo del rap en próximas analogías 😉

      Un cuásar es una galaxia, tal como podría ser la Vía Láctea, pero que presenta una gran actividad en su núcleo debido a la presencia de un Agujero Negro (AN) que absorbe grandes cantidades de material. El Agujero Negro además tiene unos chorros (jets) de partículas. Es esto lo que puede confundirse con un púlsar, pero su origen como ves no es el mismo: el cuásar es una galaxia y su chorro de partículas lo provoca su AN, mientras que el púlsar es una estrella súper pequeña y que gira muy rápido.

      En cuanto a las partículas, existen varias elementales. Es decir, que no están compuestas de otras más pequeñas. Son por ejemplo: electrones, neutrinos o quarks… Los protones y neutrones son agrupaciones de 3 quarks de distintos tipos. Para diferenciar las partículas elementales no usamos los tamaños (prácticamente se considera que no tienen), sino las masas, cargas eléctricas… Por ejemplo el neutrino prácticamente no tiene masa.

      Esperamos haberte ayudado a entenderlo mejor 🙂

      ¡Un abrazo Jose!

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