Una enorme y en curso “fuga” cósmica está haciendo que una misteriosa estrella zombi se encienda repetidamente, irradiando destellos brillantes de rayos X hacia la Tierra, según revela un nuevo estudio. Las observaciones sin precedentes iluminan la forma en que algunos de los objetos más extremos del universo interactúan entre sí.
A unos 13.000 años luz de la Tierra se encuentra un inusual sistema estelar binario, conocido como BP Crucis. Contiene una estrella hiper gigante azul aproximadamente 60 veces más grande que el sol, denominada Wray 977, junto a una estrella de neutrones —los restos ultradensos y descompuestos de una estrella que explotó en una supernova— que los astrónomos han denominado GX 301-2.
Esta “estrella zombi”, que contiene la misma masa que nuestra estrella solar comprimida en un objeto de aproximadamente 12 millas (20 kilómetros) de diámetro, es un tipo de estrella de neutrones llamada pulsar, que posee un campo magnético extremadamente poderoso y gira rápidamente. Esto significa que constantemente escupe un haz oscilante de poderosa radiación electromagnética, que incluye rayos X, hacia el cosmos a intervalos regulares. Cuando este haz se alinea con la Tierra —aproximadamente cada 11 minutos, en el caso de GX 301-2—, los telescopios de nuestro planeta detectan un destello.
Sin embargo, a diferencia de la mayoría de púlsares conocidos, GX 301-2 también emite fulguraciones frecuentes de rayos X (separadas de los haces regulares), lo que lo hace brillar mucho más intensamente en intervalos repetidos. Y, hasta ahora, los investigadores no sabían por qué.
En el nuevo estudio, publicado el 18 de septiembre en la revista Science Advances, los investigadores utilizaron la misión XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) —un telescopio espacial operado conjuntamente por la NASA y la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial— para observar más de cerca BP Crucis. Al hacerlo, descubrieron que la estrella de neutrones se intensificaba cada vez que pasaba a través de una gigantesca pluma de plasma de viento estelar que emanaba de su compañera hiper gigante.
Esta es la primera vez que los investigadores han detectado este tipo de material estelar interactuando con una estrella de neutrones, o con cualquier otro remanente estelar similar, abriendo la puerta para estudiar sistemas similares en el futuro.
«Nunca antes habíamos visto indicios claros de que el plasma del viento cayera sobre un objeto compacto», dijo el autor principal Roi Rahin, investigador de la Universidad de Maryland, Baltimore County (UMBC) y del Goddard Space Flight Center de la NASA, en una declaración. «Ahora podemos poner a prueba nuestra comprensión de estos procesos con mucho más detalle».
¿Quién lo olió… explota?
Todas las estrellas que queman activamente mediante fusión nuclear liberan flujos de radiación y partículas cargadas conocidos como viento estelar. El Sol emite ese flujo, conocido como viento solar, que puede desencadenar deslumbrantes exhibiciones de auroras cerca de los polos de la Tierra.
Sin embargo, las estrellas masivas como Wray 977 expulsan vientos estelares mucho más extremos. La estrella hiper gigante azul emite una única y enorme pluma de gas ionizado concentrado, o plasma, que se derrama a aproximadamente 335,000 mph (540,000 km/h). (Los científicos creen que el viento estelar probablemente se esculpe en una única pluma concentrada debido a los efectos gravitacionales de la vecina ultradensa de la estrella.)
GX 301-2 rodea a Wray 977 cada 41,5 días y experimenta sus fulguraciones de rayos X cuando alcanza sus puntos más cercanos y más lejanos de su compañera, siendo las fulguraciones más intensas las que ocurren en su punto más cercano. Como resultado, los investigadores habían sospechado durante mucho tiempo que las fulguraciones ocurrían cuando la estrella de neutrones atravesaba la pluma de viento estelar. Sin embargo, no tenían forma de probarlo sin más pruebas.
Durante un periodo de observación de 16 horas que coincidió con una de las fulguraciones de la estrella de neutrones, los investigadores utilizaron XRISM para capturar espectros de rayos X altamente detallados, revelando «líneas de emisión y absorción que cambian rápidamente» que mostraron cómo la pluma fluctuaba alrededor de GX 301-2, escribieron los representantes de la NASA.
«Podíamos ver cómo la densa corriente de plasma actúa muy cerca de la estrella de neutrones», dijo la Nazma Islam, astrónoma del Manipal Centre for Natural Sciences en la India y anteriormente investigadora en UMBC y NASA Goddard, en el comunicado. «Era claro que estas observaciones eran revolucionarias, pero al mismo tiempo esto significaba que el análisis tenía que ser especialmente detallado».
Con estos datos, los investigadores pudieron simular exactamente cómo el plasma caía sobre y giraba alrededor de la estrella de neutrones que pasaba. Cuando suficiente material estelar se acumula en su superficie, la estrella zombi explota, desatando los brillantes destellos que podemos detectar desde la Tierra.
El equipo espera ahora usar XRISM para estudiar futuros eventos de fulguración y entender mejor la relación entre GX 301-2 y la pluma de viento estelar de Wray 977.
«El sistema BP Crucis es un laboratorio ideal para estudiar la acreción de púlsares alimentados por viento», afirmó Brian Williams, científico del proyecto XRISM en NASA Goddard, en la declaración, y XRISM es «un instrumento ideal para avanzar en nuestra comprensión de los procesos involucrados».
