púlsar de rayos X

Los púlsares de rayos X, o púlsares alimentados por acreción, son una clase de objetos astronómicos que emiten rayos X y presentan variaciones periódicas estrictas en su intensidad. Los periodos de emisión de rayos X varían desde una fracción de segundo hasta varios minutos.

Un púlsar de rayos X es un tipo de sistema estelar binario que consiste en una estrella típica (compañera estelar) en órbita alrededor de una estrella de neutrones magnetizada . La intensidad del campo magnético en la superficie de la estrella de neutrones es típicamente de unos ^10⁸ teslas , más de un billón de veces más fuerte que la intensidad del campo magnético medido en la superficie de la Tierra (60 μT ).

El gas se acumula desde la estrella compañera y es canalizado por el campo magnético de la estrella de neutrones hacia los polos magnéticos, produciendo dos o más puntos calientes de rayos X localizados, similares a las dos zonas aurorales de la Tierra, pero mucho más calientes. En estos puntos calientes, el gas que cae puede alcanzar la mitad de la velocidad de la luz antes de impactar la superficie de la estrella de neutrones. El gas que cae libera tanta energía potencial gravitatoria que los puntos calientes, que se estima que tienen un área de aproximadamente un kilómetro cuadrado, pueden ser diez mil veces, o más, tan luminosos como el Sol . ^{[ 1 ]}

Se producen temperaturas de millones de grados, por lo que los puntos calientes emiten principalmente rayos X. A medida que la estrella de neutrones rota, se observan pulsos de rayos X cuando los puntos calientes entran y salen del campo de visión si el eje magnético está inclinado con respecto al eje de rotación. ^{[ 1 ]}

El gas que alimenta el púlsar de rayos X puede llegar a la estrella de neutrones de diversas maneras que dependen del tamaño y la forma de la órbita de la estrella de neutrones y de la naturaleza de la estrella compañera.

Algunas estrellas compañeras de los púlsares de rayos X son estrellas jóvenes muy masivas, generalmente supergigantes OB (véase la clasificación estelar ), que emiten un viento estelar impulsado por radiación desde su superficie. La estrella de neutrones se encuentra inmersa en el viento y captura continuamente el gas que fluye a su alrededor. Vela X-1 es un ejemplo de este tipo de sistema.

En otros sistemas, la estrella de neutrones orbita tan cerca de su compañera que su fuerte fuerza gravitatoria puede atraer material de la atmósfera de la compañera hacia una órbita a su alrededor, un proceso de transferencia de masa conocido como desbordamiento del lóbulo de Roche . El material capturado forma un disco de acreción gaseoso y gira en espiral hacia adentro para finalmente caer sobre la estrella de neutrones, como en el sistema binario Cen X-3 .

En otros tipos de púlsares de rayos X, la estrella compañera es una estrella Be que rota muy rápidamente y aparentemente desprende un disco de gas alrededor de su ecuador. Las órbitas de la estrella de neutrones con estas compañeras suelen ser grandes y de forma muy elíptica. Cuando la estrella de neutrones pasa cerca o a través del disco circunestelar de la estrella Be, captura material y se convierte temporalmente en un púlsar de rayos X. El disco circunestelar alrededor de la estrella Be se expande y contrae por razones desconocidas, por lo que se trata de púlsares de rayos X transitorios que se observan solo de forma intermitente, a menudo con meses o años entre episodios de pulsación de rayos X observable. El sistema binario Be/rayos X SXP 214 es un ejemplo de un púlsar de rayos X con una estrella Be como compañera. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Los púlsares de radio (púlsares impulsados ​​por rotación) y los púlsares de rayos X presentan comportamientos de rotación muy diferentes y mecanismos distintos que producen sus pulsos característicos, aunque se acepta que ambos tipos de púlsares son manifestaciones de una estrella de neutrones magnetizada en rotación . El ciclo de rotación de la estrella de neutrones en ambos casos se identifica con el período del pulso.

Las principales diferencias radican en que los púlsares de radio tienen periodos del orden de milisegundos a segundos, y todos ellos pierden momento angular y disminuyen su velocidad. En cambio, los púlsares de rayos X presentan una variedad de comportamientos de rotación. Algunos púlsares de rayos X muestran una rotación continua cada vez más rápida o más lenta (con inversiones ocasionales de estas tendencias), mientras que otros presentan pocos cambios en el periodo del pulso o exhiben un comportamiento errático de aceleración y desaceleración. ^{[ 2 ]}

La explicación de esta diferencia radica en la naturaleza física de las dos clases de púlsares. Más del 99 % de los púlsares de radio son objetos individuales que irradian su energía rotacional en forma de partículas relativistas y radiación dipolar magnética , iluminando las nebulosas cercanas que los rodean. En cambio, los púlsares de rayos X forman parte de sistemas estelares binarios y acumulan materia proveniente de vientos estelares o discos de acreción. La materia acumulada transfiere momento angular a la estrella de neutrones (o desde ella), lo que provoca que la velocidad de rotación aumente o disminuya a ritmos que suelen ser cientos de veces más rápidos que la velocidad de desaceleración típica de los púlsares de radio. Aún no se comprende con exactitud por qué los púlsares de rayos X presentan un comportamiento de rotación tan variable.

Los púlsares de rayos X se observan mediante telescopios de rayos X que son satélites en órbita terrestre baja, aunque también se han realizado algunas observaciones, sobre todo en los primeros años de la astronomía de rayos X , utilizando detectores transportados por globos o cohetes sonda. El primer púlsar de rayos X descubierto fue Centaurus X-3 , en 1971 con el satélite de rayos X Uhuru . ^{[ 1 ]}

Los magnetares , estrellas de neutrones aisladas y altamente magnetizadas, pueden observarse como púlsares de rayos X relativamente lentos con periodos de unos pocos segundos. Se les conoce como púlsares de rayos X anómalos, pero no guardan relación con los púlsares de rayos X binarios.

• Estudios del BATSE Pulsar
• Cain/Gay - Programa de Astronomía. Púlsares - Noviembre de 2009
• Catálogo de púlsares de rayos X ultraluminosos (ULXP)